机械工程学科前沿调研报告

时间:2024.3.27

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研究生课程答题本

考试科目:机械工程专业前沿讲座

授课老师:      肖汉斌      

年级专业:    2013级机械工程    

考生姓名:                 

学    号:     1049721302798   


机械工程学科前沿调研报告

——微纳机械的综述

沈威

(物流工程学院机械工程1308班 学号:1049721302798)

摘要:微纳机械是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域,集约了当今科学技术发展的许多尖端成果,在汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等领域应用前景广阔。综述了微纳结构特征的制造工艺进展及趋势。介绍了微纳机械的基础理论研究现状和发展趋势。

关键词:微纳机械;基础理论;微纳结构;制造工艺

1前言

目前,MEMS技术相关的基础理论,设计方法和制作方法的研究相对滞后,长期以来,MEMS设计者大多是通过直接制造原型的方法来验证设汁正确与否,浪费了大量时间和经费,也束缚了MEMS技术的发展规模与速度,因此,加速微型机械设计方法的研究和建立微机械学领域中新的设计理论体系势在必行。

2微纳机械学基础理论

目前,MESM的研究主要还是依赖经验和反复试探,微纳机械学研究正处在起步阶段,远未形成系统的理论体系,这已经严重地阻碍了MEMS技术的进一步发展。因此,微观尺度下的基础性理论研究显得尤为重要。一方面微纳机电系统涉及广泛的学科融合,从任何单一的学科出发,难于推演出有效的分析方法和实用的设计准则。另一方面,当系统的尺度趋于微米、纳米级时,主导的物理、机械量发生变化,甚至必须考虑新的物理效应,例如,热涨落效应,表面效应、量子效应等[1-2]。同时,由于微纳系统的空间密集性,各种物理现象的耦合作用增强。总体上讲,主要聚焦于考虑尺度效应的力、运动、热传、流体学等问题。

2.1微机构及其动力学建模与分析

(1)在某些MEMS/NEMS中,虽然也可以发现与常规机电系统零件几何或拓扑相似的构件(微齿轮、微连杆、微气动轮),但其组装而成的系统在运动学上的表现便可能与宏观世界对应的系统不同。例如,宏观一米的几何特征加工误差可控制到微米级别,即误差仅为特征几何的10-6。这样的误差比率在目前或未来的微纳加工手段中很难达到,因此构件的几何误差或连接间隙对微机构运动学和静力学的影响不容忽视。同时,微尺度下微构件之间的相互物理作用 (黏附、摩擦)缩小的几何特征尺度和增高的加工误差比率,对微机构的多体运动学分析和动力学控制建模分析会带来不小的挑战;

(2)很多MEMS/NEMS中虽然采用了几何上简单的微梁、微纳薄膜、微流道等结构特征,但系统对外部的传感测量或对外部的作用往往基于复杂的物理效应,如热电效应、电泳效应、磁致效应、压电效应、电感效应、隧道效应、物理状态或几何的记忆效应等。对这些物理效应引发的机械运动或机械运动引发的物理效应的分析涉及到多物理定律支配的耦合问题。对这些耦合问题的建模与分析,也设计MEMS/NEMS的主要理论依据,也可能导致全新物理机理的MEMS/NEMS的诞生;

(3)为了实现MEMS/NEMS的复杂机械运动或特殊动力学特性,一方面可以采用多体构件组成的机构获得多个自由度;另一方面则可以通过多位置的物理效应驱动单体构件的几何与拓扑变形引发多自由度的微动。因此,面向运动实现的物理驱动原理的研究与微部件结构设计方法将会是一个研究趋势;还有其他各种化学、生物能驱动的微纳机构实现原理。

2.2微纳尺度的摩擦与磨损

微尺度对微摩擦和磨损的机理提出了一些特殊的要求,如各种作用力都随着器件尺寸的减小而发生急剧的变化,主导作用发生本质的彼此消长。正比于面积的阻力(如摩擦力、黏性力、表面张力、静电力)与正比与体积的作用力(如惯性力、重力等)相比,增大了几个数量级。

(1)对于作为运动阻力的摩擦,由于微机械的能源很小,因此应尽可能降低摩擦能耗,甚至实现零摩擦。另一方面某些微机械也往往利用摩擦作为牵引和驱动力。由于摩擦力是接触界面的积分效应,所以在微尺度下怎样维持接触面处稳定的摩擦力,也就是微摩擦系统的稳定性将是研究的主要内容;

(2)大部分表面效应都与温度有关。微尺度下,机械力学化学和电等现象都依赖于热能或被热能所加强。在微滑动摩擦下,输入的摩擦能将产生材料的塑性变形并在摩擦界面处转化为热能。塑性变形的迟滞也导致热能的增加。材料的弹性模量、硬度等机械性能和润滑性能随着摩擦界面的温度升高而蜕化,所以研究将关注表面物理或化学修饰、固体润滑或涂敷等减摩效应;

(3)在微尺度下,界面处的相对运动幅度小,而频率高,且微机械表面大都处于分子级光滑接触,摩擦磨损机理将会是全新的。

2.3微流体动力学与微传热学

微尺度流道中的流体动力学是各种生物芯片(包括微流体芯片、微阵列芯片等)和某些流体驱动(液动或气动)微器件的重要理论基础。(1)微流控系统中流体试样的层流输送、分离和混合的流道结构设计;(2)微流道中流动的边界物理机理分析、实验和数学模型建立。新的物理边界条件方程与Navier-Stokes方程的联合求解法。微流道的层流效应、分子扩散规律模拟;(3)对微尺度结构或介质中的热传导行为的关注。

2.4 MEMS/NEMS可靠性和公差理论

(1)在MEMS设计中,现有的设计手段方法仅允许考虑器件工作原理的实现,无法了解其物理参数的误差对其工作过程的影响。(2)器件加工制造过程中在构件中产生的残余应力、在表面产生的物理或化学改性对器件工作物理性能退化及服役失效的影响,也是MEMS的可靠性设计必须考虑的。(3)目前的微纳制造工艺无法获得宏观制造中那样优异的误差与特征尺寸之比,意味着加工中的相对误差很大,这将对器件工作特性的一致性产生影响,宏观机电系统的可靠性理论可能不适合再使用。

2.5 MEMS/NEMS设计理论与仿真工具技术

最后,独立的机械、电、磁、热、光等方面的分析方法和设计准则或简单的任务相加将不在有效。所以必须探索多领域、多学科的综合设计思路。研究相关设计支撑软件工具的实现技术。我们应该遵循有限目标的原则一,针对微纳机电系统设计需要,在若干个普遍存在的关键问题上,通过实验研究和理论分析,揭示微构件、器件或系统的性能与影响因素的相关性和变化规律,为微纳机电系统的设计提供可资依据的理论成果,并在一些典型的微纳机电系统设计中加以应用和检验。

3微纳结构特征的制造工艺进展和趋势

MEMS/NEMS微纳制造工艺技术的发展循依三条技术路线:

以微电子生产工艺为基础的硅微工艺、以微细特种加工和微材料成形或改性为基础的非硅工艺、以“自下而上”分子操作和材料制备方法为基础的化学或物理合成技术。极高分辨率成形或改性;分子级别微观操作和自组装。硅微工艺在国外发展较为成熟,已开始趋向亚百纳米器件和系统的工业应用阶段,例如,以硅微工艺制造的纳米孔阵列,可以成为DNA分离、材料组分解析的工具。微细特种加工和微材料成形或改性技术的研究主要瞄准了微纳系统对材料的多样化和几何形状需求。“自下而上”的技术和材料制备方法则必须与前两者的融合才能发挥其有效性。下面重点对微纳结构特征的制造工艺进展作以详述。

3.1UGA和准LIGA技术

在非硅工艺中,X射线光刻的LIGA技术较为成熟、属于微成型模具制造的范畴。但依其原理,演化出了多种准LIGA工艺,其加工的结构特征尺度可达亚毫米级和微米级。如图1所示,为20##年美国亚利桑那大学采用Su-8准LIGA技术制造了40*2000的器件[5]。LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术,主要包括X光深度同步辐射光刻,电铸制模和注模复制三个工艺步骤。目前正在寻求X射线光刻的替代方案、电铸及模塑时的微复形介质的微流动和填充问题、形状转移精度控制问题。

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图1 SU-8光刻LIGA工艺生成的大深宽比结构

3.2纳米压印技术

根据图形压印的技术特点,纳米压印光刻技术还能够细分为热压纹型压印技术、塑造型压印技术和冲压型压印技术。

刘忠范、张锦教授等在国内率先建立了具有实用化前景的热压印型纳米压印刻蚀系统,并且在压印模板制备方法取得重要进展。发明了直接利用蝉翼、蝉眼、蝶翅等自然界中普遍存在的微纳米结构作为模板的纳米压印工艺,成功地在金属、半导体以及高分子表面复制出各种天然纳米结构。该成果在small(2006,2(12),1440)杂志上发表后,立即受到Chemistry World,New Scientist Tech等高度的评价。如图2所示,是以蝉翼上纳米结构(A)为模板,用纳米压印技术制备的纳米结构(B)。

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      图2 以蝉翼上的纳米结构            图3 内含微流路通道的深亚微米三角形阵列

20##年法国有人提出了采用纳米压印光刻制作DNA电泳芯片的技术的研究。采用压印光刻技术成功制作出了具有大深宽比通路的微流路装置和密集阵列的浅纳米结构。证明了高密度纳米结构可以方便地复制并集成到复杂的微流路系统中以应用于生物医学。如图3所示,是以320nm为周期的大约150nm直径的纳米住三角形列阵,其内部又有微流路通道[6]

3.3微细切削加工技术

微切削口了以适应多种材料(有机和无机材料,金属和非金履材料),也可以采用数控方式制作任意三微形态的构件,且可实现精确的几何误差控制。微切削方面,德国,日本和美国的研究富有成果。如图4所示,为德国Aachen工业大学采用数控微铣削加工在各种金属材料上得到的三维微结构[7]

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图4 微切削加工生成的金属三微结构

3.4聚焦高能束加工

高能束主要指激光束,电子束,离子束,其共同特点是聚焦束能量高而且有极小的作用区域。激光束加工工件特征尺寸可以达到微米或亚微米;而电子束和离子束加工可以达到纳米级。对于机械学科而言,主要研究高能束诱发的力学问题(如应力集中与残余,热影响区域等)及其加工过程中稳定性,制造效率的提升。

3.5微立体光刻成型技术

采用高分子材料光固化堆积原理,用微细光束扫描光敏树脂表面,逐层堆积。A.Bertsh等人对传统立体光刻方法(stereo lithography,SL,一种快速成型方法)进行了改进,并采用接近式照射逐层固化液态聚合物,以提高成型的效率和光学分辨率,并称之为微粒体光刻 (Micro-L或mSL)。该方法制作的微型涡轮,直径1.3mm,高度0.5mm的微型涡轮,共110层,每层4.51um,且为真三维结构。目前mSL制作的结构特征在xy方向可以达到亚微米级(0.5um以上)、z方向则只能达到微米级。日本东京工业大学,以色列特拉维夫大学,西安交通大学也对mSL进行了技术研究。为了实现mSL进一步的微细化,粘性聚合物的薄层铺胶方法和成型材料的制备,光学聚焦系统的设计是有待解决的关键问题。

3.6聚焦能束诱发的气相或液相选择性沉积

该法利用聚焦电子束或离子束,将气体化合物分解(如分解出碳,沉积在模板上),逐层实现纳米级真三维结构的堆积成形。由于光学系统光源、镜组等限制了分辨率的提高,以聚束或投影光为能量进行立体光刻不可能完成纳米结构的自由三位成形。聚焦电子束或离子束具有极小的波长,因此可以聚焦成纳米直径的束斑。例如,日本人Kazuyuki Ueda等基于聚焦电子束诱发气相沉积原理(electron beam induced deposition,EBID),在硅基片采用气相无机化合物逐层沉积制作了纳米尺度的铜,钛质三位构件,并称相应过程为nSL,即纳米立体光刻技术。为实现nSL,也可以聚焦离子束诱发气相沉积原理(ion beam induced deposition,IBID),过程与EBID完全相同。日本Seiko公司和Himeji工业大学的研究员在FIB(聚焦离子束)设备中采用IBID原理制作出各种形状的纳米尺度真三维结构。如图5(a)所示,为采用IBID方法在l um的线宽范围内制作的三维纳米结构,如图5(b)所示,则为直径仅为2.75um的硅质酒杯。nSL和mSL的效率极低,一般仅用于微纳米的三维模具制作。

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(a)1um线宽范围内制作的三维结构     (b)直径仅2.75um酒杯

图5 采用IBID生成的纳米级三维结构

在微纳制造的结构特征方面,总的趋势:硅微工艺较成熟,且集成电路制造技术的发展将继续在MEMS/NEMS的产业应用中占主导地位;各种非硅工艺的加工技术则由于其对多样化材料和复杂形状的适应性,正在显示强大的生命力和工程科学的创造性,工艺原理和方法的创新层出不穷,新工艺技术的应用正由其创立时的设想变成现实;以“自下而上”分子操作和材料制备方法于“自上而下”制造方法相结合的工艺技术路线已被认为具有前瞻性,且在未来具有革命性的应用背景。

4小结

简要地综述了微纳机械的基础理论研究概况和微纳结构特征的制造工艺研究现状。可以看出,微纳制造技术的发展,将基于牛顿力学和技艺经验的制造时代转化为基于现代科学综合交叉的制造技术时代。我国关于微纳米技术相关的成果有趋近国际先进水平的势头,令人振奋。但在微纳系统设计理论、制造技术方面则因基础薄弱,与国际先进水平有隔代的差距,以待努力。微纳世界中诸多伟大设想将可以给人类和宏观世界带来革命性的影响,随着我们研究不断的深入,将会逐步变成现实。

参考文献

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第二篇:机械工程前沿


齿轮的发展综述

摘要:本文先对齿轮从古代到现在的发展历程进行了介绍, 然后介绍了我国的齿轮发展现状,最后指出了我国齿轮行业目前存在的七大主要问题以及未来我国齿轮行业的发展趋势。

关键词:齿轮;现状;问题;发展趋势

Gear review of development

Abstract: Firstly, this article introduces the development of gear from ancient times to present, and then introduces the development status of our country. Finally, pointing out the seven major problems exist in China’s gear industry as well as the future development trends of China's gear industry.

Keywords: gear;status quo;problem; development trends

引言

齿轮传动是机械传动中的主要形式之一, 由于它具有速比范围大、功率范围广、 结构紧凑可靠等优点,已广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中,成为现有机械产品中所占比重最大的一种传动。齿轮从发明到现在经历了无数次更新换代,主要向高速、重载、平稳性、体积小、低噪等方向发展。齿轮及齿轮变速箱作为机械传动中的关键零部件,几乎在所有的机械装备中都能看到它的身影。我国齿轮行业经过“九五”的结构调整与科技攻关,取得了长足的进步。

一、齿轮发展历程

齿轮的发展要追溯到公元前,迄今已有 3000年的历史。远古时代人们为了传递动力,发明了齿轮,这一发明实现了转动的传递,在我国汉代发明的指南车上就有齿轮的传动装置,当时的齿轮是用木料制造或用金属铸成的,只能传递轴间的回转运动,不能保证传动平衡性, 同时齿轮的承载能力也很小。在国外,机械传动的记载始于古罗马时代,人们在水力碾磨中也用到了木制齿轮传动, 但齿轮的齿形是直线形,同样不能保证运动的平稳性, 并且木制齿轮的承载能力也受到限制。在瑞典,人们在谷物碾磨中使用石头做成斜齿轮传递动力,虽然比木制齿轮承载能力高,但加工困难。到了14世纪, 钟的发明使人们开始研究金属齿轮传动以减小尺寸, 以便在钟中得到应用。18世纪初,蒸汽机问世, 并被很快运用,这进一步促进了齿轮传动的发展。此外,这一时期水力纺织机械冶金机械的发明与运用, 又促使大功率、 高质量的木制、 金属的齿轮传动问世。在齿轮材料没有改进的情况下, 19世纪末期,人们开始研究齿轮的齿形,并向小型化、长寿命、更可靠的齿轮传动装置发展,促进了对齿轮传动的研究, 20世纪初摆线齿轮和渐开线齿轮相继出现。但由于摆线齿轮制造和安装较困难,限制了发展, 目前只在钟表领域应用。渐开线齿轮传动的类型有直齿轮、 斜齿轮、锥齿轮和蜗杆传动,20世纪 60~ 70年代我国渐开线齿轮主要采用滚齿加工工艺,用这种方法生产的齿轮硬度不高, 接触强度低、 寿命短,而用在船舶、 电厂涡轮机的大型高速齿轮传动由于其节线速度高,要求这些齿轮有高精度,于是加速了磨齿加工工艺的发展。斜齿轮是在直齿轮的基础上发展起来的,由于直齿轮寿命短, 承载能力有限等缺点,从而在后来的机械传动装置中, 人们开始尝试在同样厚度的齿轮上, 增加接触线长度的斜齿,即斜齿轮,它无论在性能上还是加工上,都较直齿轮复杂, 但在斜齿轮的传动过程中, 存在着对传动系统不利的啮合力的轴向分力, 为此又发明了人字齿轮,但人字齿轮的加工更复杂。21世纪随着材料科学的发展, 齿轮由金属材料逐渐向高分子材料转变,如塑料齿轮已被广泛应用,以减轻齿轮的重量。

随着生活质量的提高, 对使用工具也越来越追求完善,为了实现传动性能的优化,人们对齿轮的认识逐渐深入。20世纪 40年代, 渐开线理论开始出现,到 50年代为了提高承载能力,提出了齿轮齿廓和齿向修形的设计方法。60年代, 人们开始研究直齿、 斜齿和锥齿轮等的表面疲劳强度和可靠性,研究表明渐开线齿轮传动在啮合点是纯滚动, 因此其传动平稳性、效率、使用寿命受到限制。在国际齿轮会议上Essen提出圆弧齿轮具有润滑性能好的特点, 啮合摩檫损失减小,提高了齿轮的寿命。我国已将错齿双圆弧人字齿轮列入国家标准, 20xx年, 文

献中对它的刚度,以及错位前后的刚度变化作了分析。70年代, 出现了曲线锥齿轮、 环面蜗杆、 点接触蜗杆以及圆弧齿轮等新型传动装置。80年代, 齿轮传动系统中又增加了少齿差行星传动、新型伺服传动、新型蜗杆传动等新类型。这时的设计理论有弹性变形、热变形、制造误差的啮合理论、局部共轭、失配啮合理论等。90年代国外的产品在技术上普遍经历了一次新的更新换代,使承载能力大幅提高,模块化设计程度更高,更容易实现零件的批化生产, 此外进一步采取降噪措施,改进了密封和外观。

二、我国齿轮发展现状

20世纪90年代以来,大规模的技术引进极大地促进了我国齿轮行业的发展,专业化生产水平有了明显提高,一些大企业集团的齿轮厂、变速箱厂经过企业改组、改制,成为相对独立的专业厂,独立参与市场竞争。其主要特征有:

(1)车辆齿轮 ① 生产规模日益扩大,高水平新品种不断出现。近几年来,轿车家族新车辈出,微车市场增长快速,载重汽车市场火爆,这些都促进了变速箱市场的快速增长,如上海汽车齿轮总厂已形成年产各类纵置横置手动、自动变速器40万台(套)的生产能力,年产值13亿元。② 新材料、新工艺、新装备不断应用。Mn-Cr 及CrNiMo系列高淬透性齿轮钢广泛应用于轿车变速器齿轮,硬齿面齿轮加工和少、无削齿轮加工工艺已逐步被采用,如摆碾、冷搓、冷挤压、热精锻、冷精锻成型工艺、齿轮热处理及检测手段逐步向国际水平靠拢。 经过多年的技术改造,多数骨干企业装备已十分精良,均建立了多工位、数控机床为主体的自动化程度较高的柔性连续加工生产线和总成装配线。③ 设计能力不断提高。近年来,一些骨干企业的技术中心都开发设计了一系列具有自主知识产权的新产品,这些车辆变速箱设计基地,无论从硬件还是从软件均已赶上或接近世界一流水平,而且已经培养出一大批能开发自己产品的优秀设计人才。④ 管理水平不断提高。近几年来,通过狠抓管理创新,建立了一整套已精益生产为核心企业管理体系,在应用MRPII系统软件基础上,实施供货物流体外循环,以实现零库存。

(2)工业齿轮 ① 硬齿面齿轮制造技术被广泛采用。经过“七五”“八五”的引进消化,“九五”的积极推广,硬齿面制造技术已被广泛应用于各行业,而且制造精度大大提高,国标3级精度齿轮已能够在多个厂家生产,国标6级甚至

5级精度齿轮已成为经济精度,与车辆齿轮相似,Mn-Cr及CrNiMo系列等高淬透性齿轮钢得到广泛应用。② 技术改造力度大,先进的齿轮制造装备较大规模引进。在国家扩大内需政策的拉动下,工业齿轮制造厂家通过大规模技术改造,生产规模不断扩大。据不完全统计,20xx年国外引进φ800mm直径以上磨齿机达到20台以上,极大地推动了齿轮制造水平的进步, 可以说在齿轮精加工方面与国外不存在差距。③ 民营资本在较大深度和广度上进入齿轮行业。一方面一些骨干齿轮箱制造厂家通过改制成为多种经济成份参股的股份公司,另一方面, 原有的一些民营公司不断壮大,如宁波东力等,产值已达数亿元。④ 设计水平不断提高,新产品不断出现,如摆环减速器在一些行业已有应用,并形成一定的生产规模。⑤ 与国外减速器制造厂家的整体差距依然存在。主要表现第一,在通用减速箱更新换代慢,80年代初形成的标准系列,如ZSY系列,还在大规模使用、生产,而国外主要厂家,如FLENDER公司已经换代数次。第二,高参数齿轮箱的整体设计和制造水平还存在差距。如国外在高速硬齿面齿轮箱的运行测试方面积累了丰富的经验级运行数据,而我国的测试试验设备相对比较落后,已经不能满足市场要求。

三、齿轮行业存在的问题

十一五期间, 我国齿轮产业在汽车、风电、高铁、工程机械等产业快速发展的拉动下得到了迅速发展,2010 年齿轮产品的产销规模已经达到1460 亿元,我国已经成为名副其实的世界齿轮制造大国, 但离制造强国还有很大差距。目前, 我国齿轮产品正经历从中低端向高端的转变, 少数高端产品已达到国际先进水平。但总体而言, 我国齿轮产品还不能满足重点工程装备的配套要求, 高端产品仍受制于人,汽车自动变速器、 高铁驱动单元、大型能源装备齿轮传动装置等高端产品大量依赖进口,进出口逆差仍在逐年加大, 20xx年齿轮进口104 亿美元, 逆差达80 亿美元。同世界先进工业化国家相比,我国齿轮产品设计制造主要存在下面问题。

(1)基础研究和基础数据匮乏 缺乏对齿轮材料的疲劳极限应力、 金相组织图谱等相关的基础试验研究,缺乏新齿形研究、载荷谱测试、加工工艺研究等基础研究,使得产品设计和制造缺少数据支撑。另外,专业软件开发和应用滞后,多学科综合设计技术和手段落后。

(2)齿轮材料品质较低 齿轮材料与先进国家差距较大,主要表现在钢材的纯净度和均匀性低,含氧量、非金属夹杂物等较高; 钢材淬透性波动大,淬透性

带宽;高温高性能钢、低温抗冲击钢、快速渗氮钢、经济性大中模数钢以及高性能工程塑料等缺乏。

(3)齿轮热处理工艺水平不高 渗碳淬火变形大;感应淬火易出现齿根开裂; 渗氮存在效率低、 层深浅的问题,虽然稀土催渗取得了很好的效果,但仍具有较大局限性;缺乏有效的工艺过程控制方法。

(4)高档工艺装备差距明显 硬质合金刀具与国外差距大,高效滚齿刀具、 干切削刀具、高档 CBN 刀具及磨齿用高档砂轮几乎全部进口;高效制齿机床、高档数控成形磨齿机等仍基本依赖进口;大型和小型齿轮量仪以及在位快速测量机仍是空白; 大模数锥齿轮加工设备等核心装备国外完全技术封锁,仍受制于人。

(5)齿轮产品生产效率低,质量稳定性差 尽管我国进口了不少高档齿轮制造装备,但由于刀具和装备使用、制造工艺参数选择、生产管理等方面的差距,造成产品的质量稳定性差,生产效率低,能耗高。

(6)检测和评价服务能力亟待提高 国家齿轮产品质量监督检验中心的检测服务能力不足,齿轮行业许多新产品没有经过第三方检测、验证和评价,行业不能积累设计数据,直接影响齿轮行业整体设计水平和创新能力的提高。

(7)标准化工作亟待加强 我国齿轮行业因标准化投入少等原因, 造成适用标准少,贯标率低,不能满足产业发展的需要。我国大多数齿轮标准从国外标准转化而来,基础数据缺乏验证,一些关键数据与国内技术水平不相适应。

四、齿轮行业的发展趋势

齿轮行业的发展趋势可以从以下几方面来概括:

(1)企业生产方式的变革加快。随着计算机技术、信息技术、自动化技术的发展,通过精益生产、敏捷制造、智能制造,实行高精度、高效率的智能化齿轮生产线计算机网络化管理。

(2)零部件制造业发展迅速。零部件制造企业正向大型化、专业化、国际化方向发展, 如世界最大的齿轮传动集团ZF已成为年产值50亿美元的跨国公司。 特别使我国加入WTO 后,一些国际化公司来中国寻求合作的趋势更加明显,我国的齿轮产品必将成为国际采购、 国际配套产品。

(3)先进设计、制造技术在齿轮行业进一步推广。先进制造技术的基本特征

是计算机信息技术与现代管理技术的结合。它包括:①计算机辅助设计(CAD), ②热加工精密成型技术和热成型动态模拟技术, ③快速原型/零件制造技术(RPM), ④ 超精加工、具有网络功能的数控技术、工业机器人,⑤计算机集成制造技术(CIMS), ⑥ 分散网络化制造(DNM)。

(4)技术创新是21世纪企业竞争的焦点。齿轮企业技术创新的竞争,主要集中在:①适应市场要求的产品开发,快速响应竞争,②关键工艺技术的竞争,③产品质量的竞争,④ 员工素质的竞争。

(5) 齿轮行业结构调整加快。 随着我国改革开放日益深入和经济全球化不断加快,世界级跨国公司大举进军中国,并以独资、合资、合作形式在我国生产制造汽车、工程机械、大型成套设备的齿轮和齿轮装置,由此大量国际品牌产品进入我国。这必然加大我国零部件行业的调整力度,齿轮行业低水平制造能力过剩、高水平制造能力不足的局面将得到改变。总而言之,齿轮行业面临着激烈的市场竞争,我们必须在短时间内通过产品结构、行业结构、企业生产结构的创新和调整,迅速缩短与国际水平的差距,并利用我国齿轮生产中的价格优势,积极参与国际齿轮市场的竞争,在国际齿轮市场的竞争中发展我国的齿轮行业。

五、结论

(1) 中国齿轮传动的历史可以追溯到三千年前,在世界齿轮传动史上写下了光辉的篇章。

(2) 新中国成立至今,我国齿轮技术的发展经历了四个阶段,得到了很大的发展并形成了自己的特色。

(3)中国已成为世界齿轮制造大国,展望未来、实施齿轮制造业的信息化将使中国成为齿轮制造强国。

参考文献

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