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机械工程领域专业硕士学科介绍
2020-12-01 09:31   审核人:

一.机械工程领域

1.领域简介

我校机械工程为一级硕士学位授权学科,涵盖机械制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程和车辆工程等4个二级学科。

该学科具有实力雄厚的教学、科研师资队伍,科研方向稳定。该学科导师在理论和实践方面均取得了丰硕的成果,五年来承担完成了国家、省部级等科研项目86项,其中国家自然科学基金4项,省部级科研项目38项;发表学术论文1176篇,其中三大检索论文213篇;出版学术专著10部;获得包括国家科技进步二等奖在内的国家、省部级科研奖励25项,获发明专利7项。目前承担国家、省部级等各类科研项目123项,其中国家“863”项目1项、国家自然科学基金3项,国家“十一五”科技支撑计划项目7项,省部级科研项目28项。

机械工程学科拥有辽宁省机械电子工程重点实验室、建设部智能建筑技术与系统重点实验室、数控机床关键技术研究所、建筑工程设备研究所、工程车辆研究所、工程训练中心等8个研究设计机构。现有实验室总面积6614m2,拥有MTS液压伺服加载系统、齐士乐高速旋转测力仪、四轴数控磨床、扫描隧道显微镜、泰勒粗糙度仪、盾构机刀具磨损试验台等仪器设备。为国家培养该学科领域的高层次应用性人才。

2.研究方向简介

1)工程陶瓷零件加工制造技术

工程陶瓷是现代材料科学发展的重要成果之一,目前正以其自身特有的优良物理性能,满足计算机、航天、机械、化工等领域对各种特殊零件的需要。工程陶瓷是典型的极难加工的脆硬材料,在绝大多数应用场合,工程陶瓷零件必须经过精密加工后才能满足使用要求。本方向是研究工程陶瓷零件的加工机理及其制造技术,解决陶瓷零件硬脆性材料机械加工的难题,提高工程陶瓷加工质量和生产率,优化工程陶瓷精密加工工艺,加快工程陶瓷材料工业应用化进程。

本研究方向是研究陶瓷零件的加工制造技术,解决硬脆性材料机械加工的难题,提高工程陶瓷的加工质量和生产率,优化陶瓷精密加工工艺。

该课题组的学术带头人及学术骨干,曾多次作为国家公派高级访问学者,分别在日本国东北大学、美国麻省大学、美国迈阿密大学、瑞典陶瓷研究所等单位开展该方向的合作研究工作。在国内外讲学多次。与该领域在国际上负有盛名的学者共同发表研究文章多篇,并一直保持密切的学术联系。研究能力居国际先进水平。

2)数字化制造技术及应用

数字化制造技术是将现代制造技术、计算机技术、现代信息技术、现代控制理论、计算机网络技术等与先进制造科学技术相结合发展起来的新兴学科方向。数字化制造技术研究室目前主要从事数字化加工技术、基于网络的加工检测技术、工厂自动化技术和先进数控技术的研究。具体研究内容包括:CAD/CAPP/CAM集成技术、机械加工制造特征的识别技术、基于STEP-NC的数控系统设计、数字化设计与制造系统、STEP与STEP-NC应用技术、基于网络的远程加工信息采集与控制系统的研究等。本研究方向所开展的关于STEP-NC理论和技术的研究重点,为新型高效的数控编程理论与应用技术,基于制造特征的优化工艺方法,采用STIX技术进行制造特征的信息提取,全生命周期的产品制造信息表达方法与实现,建立基于STEP-NC的新型数控加工理论、实验平台及其相关应用技术。

本研究方向有较强的制造信息化技术、计算机集成制造系统、智能制造技术研究基础。近年来,本方向紧密结合国家和辽宁省的国民经济发展的需要开展研究工作,先后完成了国家外专局“基于STEP-NC的加工特征识别研究”,建设部“基于STEP-NC的产品信息建模研究”,辽宁省自然科学基金“基于STEP-NC的加工特征识别及应用技术研究”等9项省部级研究项目。在国内外重要期刊上发表学术论文125篇,被SCI、EI检索收录18篇,研究水平和成果在国内居于前列。该方向的学术带头人毕业于英国曼彻斯特理工大学,获CAD/CAM博士学位,在英国曾参加过相关课题的研究,近年来又曾多次作为国家公派高级访问学者,到英国、美国、新西兰等国的著名大学开展相关研究工作,并一直保持合作科研关系。

3)建筑机械现代设计理论及应用

建筑机械是工业与民用建筑中不可缺少的施工设备。本研究方向依据现代机械动力学理论,强度理论,故障诊断及可靠性理论,对建筑机械的设计理论和方法进行全面系统的研究,为提高建筑机械科学研究水平,实现产品技术的创新奠定基础。研究机械、结构和动力驱动在整体上最优匹配关系,实现整机系统具有性能高,生产成本低,能耗低和无污染的理想目标。研究建筑机械故障与结构疲劳的特征和识别方法,为建筑机械的安全可靠使用提供理论基础。通过上述研究使本方向在学术研究、产品技术开发、学术队伍建设和人才培养等方面与国际上具有先进水平的同行相适应。

研究方向的特色在于综合与集成多学科的前沿理论和技术,研究新型机械原理与技术创新,应用现代控制理论与方法,研究与开发大型、高效、节能现代化施工机械,使理论研究直接为大型建筑装配的研究与开发服务。建立施工机械完备动力学设计理论,对建筑机械结构、驱动、控制系统及它们之间的非线性耦合,采用基于机构柔性多体理论的统一状态空间建模,为完善施工机械设计理论开辟新的途径。

本研究方向瞄准国际前沿,积极参与国际学术活动,并与国外同行业进行科研合作,如与美国北卡罗来纳州立大学合作完成了美国国家自然科学基金等3项科研课题。与德国慕尼黑工业大学合作,完成了德国教育与科学研究部的2项科研课题。还与澳大利亚、芬兰和新西兰等一些国家的大学进行合作。拓展了本研究方向的国际交流空间。本方向近年来在国内外期刊上发表学术论文128篇,其中SCI、EI检索论文17篇,获得国家专利12项,其中包括国家发明专利1项。

 

4)数控机床关键部件系统及控制

数控机床是国民经济的重要基础装备,主轴系统作为机床最关键的核心部件,是决定机床高速化和高精度的关键部分,始终是机床技术发展的基础。目前世界上生产金属切削加工设备的多数机床制造商,基本上都采用电主轴产品。电主轴是高度机电一体化的功能部件,具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,可实现机床主轴系统“零传动”,已在机械、电子、航空航天、冶金和化工等领域内显示旺盛的生命力。本研究方向课题组成员在高速主轴系统方面做过较深入研究工作并取得了显著的成果,主要研究成果“陶瓷轴承为支承的大功率数控机床主轴关键技术及数控机床高性能全陶瓷电主轴单元系统研究”,在辽宁装备制造业发展方面具有不可替代的重要作用。

我国在电主轴系统的研究方面起步较晚,差距较大。国产中、高档数控机床满足不了国内的需要,更无力在国际市场上竞争,又难买到的高速高精度数控机床。因此,数控机床零部件的关键制造技术研究必须走自主创新的道路。陶瓷轴承电主轴系统的出现,使数控机床的产品档次明显提高。如何在此基础上进一步提高机床主轴系统的精度、转速和功率,赶超世界先进水平,是发展我国机床工业的当务之急。本方向的研究工作,将为研制高速高效数控机床和自动化生产系统提供核心的关键部件,为提高我国数控机床的整体制造水平奠定重要基础。

本研究方向以电主轴单元的设计制造技术为主要内容,重点研究高速数控机床电主轴单元的设计方法、驱动控制技术、制造工艺及使用性能。先后完成了和承担项目10余项。发表相关论文157篇,被三大检索收录31篇,出版专著1部。研究成果“高速数控机床大功率电主轴单元技术”获得2005年辽宁省政府科技进步二等奖,在国内同行业具有重要地位。

 

5)机器人与智能控制

机器人与建筑设备控制是当今国内外学术界研究的热点问题之一,智能控制技术是解决这一问题的有效途径。本研究方向主要对机器人顺应作业力学习控制机制、神经网络控制、模糊自适应控制、移动机器人导航控制、电梯群控系统控制、建筑设备智能控制等问题进行系统研究,其特点是研究智能控制的最新方法,并将技术成果应用于机器人系统、电梯群控系统、建筑设备控制系统,解决机器人应用中的关键性技术难题,以及电梯群控系统、建筑设备控制系统的优化控制等问题。

本方向的研究对于建筑设备控制和机器人技术的发展,对于建筑智能化技术进步具有重要的意义。不仅可以促进智能控制理论的发展,而且将智能控制理论有效地应用在机器人控制、电梯系统控制、建筑设备控制中,提高了机器人系统的智能控制水平,拓宽机器人的应用领域;电梯控制系统和建筑设备控制系统引入了智能控制技术、群控技术,提高了系统的可靠性、运行稳定性和运行效率,节约能源、提高自动化水平,对东北老工业基地振兴和先进装备制造基地建设具有十分重要的意义。

本研究方向与英国、美国、香港等国家和地区的著名大学及科研机构始终保持着密切的科研合作关系,紧密跟踪国内外最新的研究进展。近年来,在国家自然基金、中英合作项目,以及省部基金资助下,本方向研究成员对电梯群控系统的优化控制、建筑设备控制、机器人顺应作业环境建模、力学习控制、模糊学习控制、移动机器人导航等问题进行了深入的研究,取得重要理论与应用研究成果。在国内外重要学术期刊发表相关学术论文132篇,被三大检索收录20篇,出版专著3部,完成了国家级项目1项,省部级项目7项,获奖3项,目前主要承担省部级科研项目有5项。

6电动汽车动力系统

本研究方向主要针对车辆的新型设计、新能源动力系统和智能控制与操作系统。新型能源动力系统主要解决国际石油日益枯竭、价格攀升和严重的环境污染问题。燃料电池与蓄电池混合动力车辆是解决这些问题的重要方法之一。这种混合动力系统是将高效(到达驱动后综合效率为34%,比内燃机的效率高12%)和清洁的特性结合在一起。质子交换膜燃料电池本身的效率为60%左右,对环境没有污染。在车辆启动、加速和加载时,燃料电池和蓄电池同时工作,而在匀速和下坡行驶中,燃料电池向蓄电池充电。主要通过研究内部传热传质、结构优化和智能控制来提高质子交换膜燃料电池效率、降低成本和简化操作。车辆的新型设计主要从空气动力学特性、人车工程特性和路行特点来设计新的车辆的外形和结构,提高车辆行驶的安全性、舒适性和对路面的适应性。智能控制和操作系统主要研究车辆的智能控制和操作简化技术,尤其是在紧急状态下的智能控制,目的是提供车辆在运行中的安全度。车辆操作的简化也主要体现在操作安全和简易性,推动车辆使用的大众化。

本研究方向的学术带头人一直与美国迈阿密大学、西安交通大学、上海交通大学、北京科技大学、东北大学等科研院所开展技术交流与合作研究。多年来在本研究方向上已形成一支稳定的学术梯队。课题组成员多年来从事车辆工程研究,尤其是新能源车辆动力系统的研究,取得了一系列的研究成果,主持或参与项目10余项。在燃料电池陶瓷极板加工研究方面取得了国家科技进步二等奖和辽宁省科技进步一等奖。在国内外重要期刊上发表论文126篇,其中SCI、EI收录28篇。

 

3.教学、科研设施:

本学科拥有4个实验室,占地面积2000平方米,有雄厚的加工能力和实验、分析、测试设备。目前拥有的具有国际先进水平的设备包括:四轴数控磨床、铣削加工中心、数控车床、PLC闭环反馈控制变速磨削装备、智能信号采集系统和燃料电池自动测试系统等实验设备多套,开展相关研究必需的各种测量仪器仪表和测试数据分析系统。本方向的设备条件和研究能力已达到国内先进水平。

本学科还与东北大学机械工程与自动化学院、中科院上海硅酸盐研究所、中科院金属研究所、沈阳机床集团建立了稳定的协作关系,相互提供实验研究条件。

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