微机械动力学研究进展
微机电系统文献综述
基于Galerkin法分析微梁的动态响应一、课题研究背景1.MEMS的概念MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)的英文缩写，是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成于一体，形成同时具有“传感－计算(控制)－执行”功能的智能微型装置或微型系统[1]。
随着技术的兴起和发展，MEMS已成为继微电子技术之后在微尺度研究领域中的又一次革命。
MEMS通过力、电、磁等能量的转换来实现自身的特有功能，涉及多种物理场的互相耦合，因此它是一个多能量域耦合作用的极其复杂的系统。
2.MEMS的特点一般地说MEMS具有以下几个非约束性的特征：（1）MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
尺寸在毫米到微米范围之内，区别于一般宏(Macro)，即传统的、大于1cm 尺度的“机械”，并非进入物理上的微观层次。
（2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似于铝，热传导率接近钼和钨。
基于(但不限于)硅微加工技术制造。
（3）批量生产大大降低了MEMS 产品成本。
用硅微加工工艺在一片硅片上同时可制造出成百上千个微型机电装置或完整的MEMS，批量生产使性能价格比比之传统“机械”制造技术大幅度地提高。
（4）集成化。
可以把不同功能、不同敏感方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能器件集成在一起，形成复杂的微系统。
微传感器、微执行器和微电子器件集成在一起可制造成可靠性、稳定性很高的MEMS。
3.MEMS的研究领域作为一门交叉学科，MEMS的研究和开发更是为了在微观领域探索新原理、开发新功能、制造新器件。
由于MEMS具有体系小、重量轻、能耗低、集成度高和智能化程度高等一系列优点，MEMS的研究领域不仅与微电子学密切相关，而且还广泛涉及到机械、材料、光学、流体、化学、热学、声学、磁学、自动控制、仿真学等学科，技术影响遍及包括各种传感器件、医疗、生物芯片、通信、机器人、能源、武器、航空航天等领域[2-5]，所以MEMS技术是一门多学科的综合技术。
机械系统动力学研究进展初探
机械系统动力学研究进展初探江苏科技信息April 2010机械系统动力学研究进展初探摘要：本文简要概述了机械系统动力学的研究进展，讨论了国内外基于多体系统动力学理论开发的可视化仿真软件，给出了当前常见的机械系统动力学的建模方法，指出机械系统动力学进一步的发展趋势。
关键词：机械系统；多体系统；动力学■朱利刚1.机械系统动力学的研究进展随着高速、轻质机器人、航天器、车辆等复杂机械系统的高性能、高精度设计要求，对机械系统的精确、实时、有效的运动预测和控制已成为目前机械系统动力学领域的研究热点和难点。
在兵器、机器人、航空、航天、机械等国防和国民经济建设中，诸如发射系统、飞行器、机械手、民用机械等大量的机械系统均可归结为以各种方式相连接的多个刚体和弹性体组成的多体系统。
多体系统动力学是研究上述复杂机械系统动态特性最行之有效的方法，已成为现代力学的重要发展支流，各种新兴的研究方法层出不穷，成为现代理论与应用力学的重要热点之一[1-3]，出现了两个著名的专业学术国际期刊：Kluwer 学术出版社的《Multibody System Dy －namics 》和英国机械工程协会的《Journal of Multibody Dynamics 》。
国际理论与应用力学联合会发起的第一次多体动力学国际研讨会1977年由Magnus 组织在德国慕尼黑召开。
1983年在美国爱荷华成立的北大西洋公约组织计算机辅助分析优化高等研究所同样致力于多体系统动力学研究。
在1985年召开的第八次国际车辆系统动力学研讨会上，Kortum 和Schiehlen 制定了多体系统软件手册。
第二次国际理论与应用力学联合会组织的多体系统动力学研讨会于1985年在意大利的乌蒂内举行。
1990年在前苏联首都莫斯科举行的国际理论与应用力学联合会组织的研讨会上考虑了刚弹系统和结构动力学问题。
1993年在葡萄牙里斯本成立的北大西洋组织高等研究所特别强调多体系统动力学计算方法。
化学反应动力学研究中的机械和电子工具的新进展
化学反应动力学研究中的机械和电子工具的新进展引言化学反应动力学是研究化学反应速率随时间变化的科学领域。
过去几十年来，随着技术的不断发展，机械和电子工具在化学反应动力学研究中的应用得到了极大的推动。
这些新的工具为研究人员提供了更高的分辨率、更精确的测量方法和更快的反应速率，从而加深了我们对化学反应机制和动力学行为的理解。
本文将介绍在化学反应动力学研究中，机械和电子工具的新进展。
一、机械工具在化学反应动力学研究中的应用1.扫描隧道显微镜（STM）扫描隧道显微镜是一种通过在样品表面扫描针尖并监测电子隧穿电流来获得表面拓扑和电子结构图像的仪器。
在化学反应动力学研究中，STM被广泛应用于研究催化剂表面的结构和反应机制。
它可以实时观察催化剂表面上的分子吸附、反应中间体和产物，并提供了反应表面的原子级分辨率，从而帮助研究人员揭示反应过程中的关键步骤。
2.扫描探针显微镜（SPM）扫描探针显微镜是一种通过在样品表面扫描探针并测量力的变化来获取表面形貌、力学性质和电学性质等数据的仪器。
在化学反应动力学研究中，SPM被用于研究表面催化反应、纳米粒子催化和生物分子反应等。
它可以提供纳米级分辨率，并能够实时观察反应过程中的表面变化，从而为反应机制的解析提供有力的支持。
3.超快力学光谱学超快力学光谱学是一种通过短脉冲激光和快速检测技术来研究化学反应动力学的方法。
它可以实时观察化学反应的初态和终态，并通过测量反应的时间分辨光谱来揭示反应的过程。
超快力学光谱学在研究反应速率、热力学行为和反应机制等方面具有重要的应用价值，为化学反应动力学的研究提供了全新视角。
二、电子工具在化学反应动力学研究中的应用1.激光闪烁法激光闪烁法是一种通过激光照射样品并检测样品发射的光信号来研究化学反应动力学的方法。
它可以提供反应速率、反应机制和反应动力学常数等信息，尤其适用于溶液体系中的反应研究。
激光闪烁法具有高灵敏度、非侵入性和快速响应的特点，为化学反应动力学研究提供了一种可靠的工具。
机械传动系统的动力学性能研究
机械传动系统的动力学性能研究引言：机械传动系统作为工程学的一个重要领域，研究了力和运动的传递。
动力学性能是机械传动系统设计中至关重要的一个方面，直接影响到系统的稳定性和效率。
本文将探讨机械传动系统的动力学性能研究，并分析其在工程实践中的应用。
一、动力学性能的定义与分析：动力学性能是指机械传动系统在运动过程中所表现出的力和运动特性。
其中力性能主要考虑传动过程中的摩擦损耗和负载能力，运动性能则关注传动系统的传动效率和精度。
通过对动力学性能的研究，可以全面了解系统的工作状态并优化传动结构。
二、振动和噪声控制的研究：振动和噪声是机械传动系统中常见的问题，直接影响到系统的稳定性和工作环境。
为了降低振动和噪声水平，研究者通过分析传动系统的动力学特性，优化传动装置和设计减振措施，从而实现振动和噪声的控制。
例如，增加支撑结构和减震装置可以有效减小振动传递，降低噪声。
三、传动效率的研究：传动效率是机械传动系统中另一个重要的动力学性能指标。
高传动效率可以提高能源利用率和系统的工作效率。
研究者通过对摩擦特性和润滑机制的深入研究，寻找减小能量损失的方法。
同时，合理选择传动材料和表面处理技术也可以提高传动效率。
四、动力学仿真的应用：动力学仿真是研究机械传动系统性能的一种重要工具。
通过建立传动系统的数学模型，结合传动元件的受力情况和运动轨迹，可以模拟和预测系统的动力学行为。
动力学仿真可以帮助工程师快速评估和优化设计，提高传动系统的稳定性和可靠性。
例如，通过仿真分析，可以发现传动过程中的瞬态响应和潜在故障，并提前进行修正。
五、实验测试与数据分析：除了动力学仿真，实验测试是评估机械传动系统动力学性能的另一重要手段。
通过设计合适的实验方案，并利用传感器和数据采集技术，可以实时监测和记录传动系统的工作状态。
利用得到的数据，工程师可以进行深入分析，找出系统中的问题，并提出相应的改善措施。
六、结论：机械传动系统的动力学性能是决定其工作效果和稳定性的关键因素。
机械工程中的动力学研究
机械工程中的动力学研究动力学是机械工程中一门重要的学科，它研究物体的运动规律以及受力情况。
在机械工程中，动力学的研究对于设计和优化机械系统至关重要。
本文将探讨机械工程中的动力学研究，并介绍一些与动力学相关的重要概念和应用。
首先，我们来了解一下动力学的基本概念。
动力学研究物体的运动规律，其中最基本的概念是质点和刚体。
质点是指物体可以看作是一个点，其质量集中在这个点上。
而刚体是指物体的各个部分在运动过程中保持相对位置不变。
在动力学研究中，我们通常将物体简化为质点或刚体，以便进行计算和分析。
动力学的研究主要包括两个方面，即运动学和动力学。
运动学研究物体的位置、速度和加速度等运动状态，而动力学则研究物体受到的力和力的作用产生的运动效果。
在机械工程中，我们通常将运动学和动力学结合起来，以便全面地研究机械系统的运动规律。
在动力学研究中，力是一个非常重要的概念。
力可以改变物体的运动状态，包括速度和方向。
在机械工程中，我们需要研究物体所受到的各种力，以便设计和优化机械系统。
例如，在设计汽车引擎时，我们需要研究活塞所受到的压力和摩擦力，以便提高发动机的效率和性能。
除了力，动力学研究中还涉及到能量和动量的概念。
能量是物体进行运动所具有的能力，而动量则是物体运动的量度。
在机械工程中，我们需要研究能量和动量的转化和守恒，以便提高机械系统的效率和性能。
例如，在设计机械传动系统时，我们需要研究能量的传递和损失，以便提高传动效率。
动力学研究不仅仅局限于理论分析，还包括实验研究和数值模拟。
实验研究可以通过测量和观察来验证理论模型和假设，以便更好地理解和掌握机械系统的运动规律。
而数值模拟则可以通过计算机模拟和仿真来预测和分析机械系统的运动行为，以便优化设计和改进性能。
在机械工程中，动力学研究的应用非常广泛。
例如，在航天器设计中，动力学研究可以帮助我们预测和控制航天器的运动轨迹，以便实现精确的定位和导航。
在机器人技术中，动力学研究可以帮助我们设计和优化机器人的运动控制系统，以便实现高效的操作和精确的定位。
机械系统摩擦动力学研究进展
机械系统摩擦动力学研究进展随着机械行业的不断发展，机械系统的性能和效率变得越来越重要。
摩擦动力学作为机械系统中的重要研究领域，对于提高机械系统的效率和性能具有重要意义。
本文将介绍机械系统摩擦动力学的研究进展，包括摩擦力的计算、摩擦副磨损机理以及摩擦控制策略等方面的内容。
机械系统中的摩擦现象广泛存在，从微观尺度到宏观尺度皆有涉及。
摩擦不仅会导致机械能的损失和元件的磨损，还会影响整个系统的性能和稳定性。
因此，对机械系统摩擦动力学的研究具有重要的现实意义。
本文将重点机械系统摩擦力的计算、摩擦副磨损机理以及针对摩擦问题的控制策略。
摩擦力的计算是机械系统摩擦动力学研究的基础。
根据库仑摩擦定律，摩擦力的大小与法向压力成正比，其方向与相对运动方向相反。
在工程应用中，常用的摩擦力计算公式为：其中，F为摩擦力，μ为摩擦系数，N为法向压力。
然而，在实际应用中，由于机械系统的复杂性和实际工况的多变性，以上公式往往无法准确计算出摩擦力。
因此，针对不同的机械系统和技术要求，需要采用更为专业的摩擦力计算方法和公式。
例如，在考虑润滑效应时，应采用Stribeck方程或Laudau方程进行计算；在研究滚动接触时，应采用Hertz接触理论和Lorenz方程进行计算。
摩擦副的磨损是指相互接触的表面在相对运动过程中不断发生损耗和修复的过程。
磨损不仅会导致机械效率的降低和性能的衰减，还会引发安全事故。
磨损的主要机理包括粘着磨损、磨粒磨损和表面疲劳等。
这些机理并不是孤立存在的，往往是相互作用、相互促进的。
材料和负荷是影响摩擦副磨损的重要因素。
一般来说，高强度、耐磨和抗疲劳的材料具有更好的耐磨性能。
摩擦副的表面粗糙度、形状和尺寸也会影响其耐磨性。
在摩擦学中，常采用磨损系数来评价材料的耐磨性，其公式如下：其中，K为磨损系数，d为磨损深度，V为相对运动速度，L为摩擦距离。
为了减小机械系统中的摩擦力，提高摩擦副的耐磨性，需要采取有效的摩擦控制策略。
机械传动系统中的动力学与控制研究
机械传动系统中的动力学与控制研究一、引言机械传动是现代工程中不可或缺的一部分，它们起着将动力从一处传递到另一处的重要作用。
在机械传动中，动力学和控制研究是至关重要的领域，它们旨在研究如何理解和控制机械传动系统的动力学行为，以实现系统的高性能和高稳定性。
本文将讨论机械传动系统中动力学和控制的研究进展。
二、机械传动系统的基本原理机械传动系统由多个机械元件组成，如齿轮、链条、皮带等，它们通过相互接触和运动传递动力。
这些元件的几何形状、质量分布和弹性特性直接影响系统的动力学行为。
在分析和设计机械传动系统时，我们首先需要建立合适的动力学模型来描述传动系统的运动学关系和力学特性。
三、动力学模型的建立为了研究机械传动系统的动力学行为，我们需要建立相应的动力学模型。
一种常用的方法是使用拉格朗日方程，它能够将系统的动力学方程表示为一组常微分方程。
通过使用拉格朗日方程，我们可以描述传动系统中各个元件之间的相对运动和力学关系。
此外，还有其他方法，如Kane方法和牛顿-欧拉方法，同样适用于机械传动系统的动力学建模。
四、动力学分析与振动控制一旦建立了机械传动系统的动力学模型，我们可以进行动力学分析，并研究系统的振动行为。
振动是机械传动系统中常见的现象，它可能导致系统的性能下降和寿命缩短。
因此，研究如何控制机械传动系统的振动是非常重要的。
传统的振动控制方法包括主动控制和被动控制。
主动控制通过主动干预系统来减少振动，而被动控制则是通过添加阻尼器或隔振垫来减缓振动的传播。
而随着控制理论的发展，一些先进的控制方法，如自适应控制和模糊控制，也被应用于机械传动系统的振动控制中。
五、动力学模拟与优化设计除了动力学分析和振动控制，精确的动力学模拟和优化设计也是机械传动系统研究的重要内容。
动力学模拟可以帮助工程师们更好地理解传动系统的运动行为，并为系统的优化设计提供指导。
同时，利用优化算法和仿真技术，我们可以找到最佳的设计参数以实现所需的性能和稳定性。
《机电工程技术》2019年总目次
林宇君02 (82)
自动上料机械手的研究与设计
冼业荣08 (95)
电动牙刷导光片嵌件自动化上料的研究与开发
丘院震08 (97) 基于IMX6UL核心板的多旋翼无人机通用接口的设计与实 现耶慧敏，吴琨愉，吴巍,施哲敏，张沛强,曹仙春08 (99) 双旋翼飞行器升降控制系统设计与试验
廖杰，李旭，陈埔,刘成鑫，谭宁宁,巫帮锡08 (103)
机电工程技求2019耳第48歎第12期
《机电工程技术》2019 4 &目次
约稿
广东机械行业发展现状及趋势
李兰芳01 (01)
国内外螺纹联接防松技术进展
何和智，熊承添，刘琰嵬03 (01)
激光辅助生物打印(LAB)技术的评述与展望
严森宁，郭 亮，张庆茂，呂启涛04 (01)
碳氮化钛合成与制备技术
欧阳柳章，蒋文斌，陈祖健05 (01) 面向泛在电力物联网的支撑平台与行业生态构建
飞机攻角自动化测试系统设计
蔡舒旻，盛希宁02 (69)
甘海云，陈大鹏，朱春伟，杨忠安02 (71) 一种空管雷达数据预处理软件的设计与实现
一种电梯承重梁智能减震的方法 浅析卫星接收系统在铁路客车上的应用
徐森宝02 (74) 刘漫丹02 (77)
杨芬，刘金林02 (79) 基于Java的空管自动化屏幕录像的设计与实现
何锦明，陈培鸿，黄家荣，李文锋，马义坚01 (39)
煤矿提升机PLC变频控制系统研究
冯杰01 (41)
一种螺旋上料机构的研究
许文燕，陈李盛01 (44)
新工科背景下工业机器人应用技术教学改革探索
黄永程，杨 斌,黎志勇，李 俏，王鹏程02 ( 40) 基于SimEvents的智能排产验证仿真模型框架研究
机械动力学在机械系统及生活中的应用及其发展前景
机械动力学在机械系统及生活中的应用及其发展前景41131０23 崔旭现代机械设计已从原来发展较成熟的、为实现某种功能的运动学设计,逐渐转向了以改善和提高机器运动和动力特性为主要目的的动力学综合。
机构动力平衡、弹性激斗动力学、含间隙机构动力学等，已成为现代机械动力学领域的重要前沿课题和新分支，在近一二十年有了长足发展。
国际上对此开展了全面、深入的研究，取得了丰硕成果。
我国学者在这领域也进行了一系列的研究，并已取得了重要的进展,尤其是在机构动平衡理论及方法,连杆机构弹性动力学综合和含间隙机构动力学分析等方面的理论研究成果，已达到国际先进水平。
总的来说，机械动力学研究已经发展到了一定阶段。
机械动力学是机械原理的主要组成部分,它主要研究机械在运转过程中的受力情况，机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系等等，是现代机械设计的理论基础。
以下针对动力学的研究内容及其应用和发展前景进行论述。
一、机械动力学主要研究的内容１.在已知外力作用下求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律。
为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。
对于单自由度的机械系统,用等效力和等效质量的概念可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题;对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。
机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解。
许多机械动力学问题可借助电子计算机分析。
计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息,自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。
2.分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。
这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。
在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力，再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。
3.研究回转构件和机构平衡的理论和方法。
机械动力学在机械行业中的应用及发展
摘要21 世纪初,发展以灵巧机械手、步行机器人、并联机床、可移动光学仪器平台、磁悬浮列车、汽车主动底盘等为代表的智能化机电产品将是我国机械工业的奋斗目标之一。
这类机电产品具有材料新颖、结构轻巧、机动性强、智能化高等特点，产生了材料非线性、几何非线性、控制中的非线性与时滞等复杂动力学问题。
这些问题将是21 世纪初机械动力学领域的研究前沿。
近代机械发展的一个显著特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。
机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。
在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。
一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科——运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。
在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。
各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。
一、机械动力学研究的内容任何机械，在存在运动的同时，都要受到力的作用。
机械动力学时研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。
详细的机械动力学研究方向可以分为以下六点：（1）在已知外力作用下，求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律；分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力；研究回转构件和机构平衡的理论和方法；机械振动的分析；以及机构的分析和综合等等。
为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。
对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念，可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题；对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。
机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解许多机械动力学问题可借助电子计算机分析计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。
机械工程研究进展及展望
机械工程研究进展及展望摘要：随着我国工业机械化程度的不断提高，我国的工业水平有了质的飞跃。
然而与世界发达国家相比，我国的机械化水平还有待提高，现阶段为了提高工业化的生产效率，加快机械化发展速度，提高机械设备的安装技术已经成为了行业内关注的焦点，因此，对机械设备的安装技术进行分析和研究意义重大。
本文介绍了机械一体化、机械摩擦、微型机械、机械转动等研究领域的新进展，同时对未来机械产品及其研发制造行业的一些重要发展趋势进行了展望。
关键词：机械工程研究进展展望近年来我国现代化建设迅速发展，机械产品市场竞争不断加剧，随着计算机和微电子等高新科学技术的发展渗透和有关新材料新工艺的推广应用，我国机械工程研究进展很快，成果累累。
机械控制技术、计算机技术、人工智能技术、微电子技术、新型材料等多项技术融合使用为现代机械学的发展提供了新的契机和挑战，大大促进了机械工程研究的发展，呈现出了许多新的发展趋势。
机械工程设备安装质量直接关系到待装设备日后能否正常投入使用，能否实现预期的运行效果等。
可见，机械工程设备安装工作至关重要。
本文基于机械设备安装现状，分析了机械工程设备安装问题以及保障安装质量的具体控制措施。
1机械工程研究的进展1.1机构学和传动机械的研究国内机构学和传动机械工程研究方面最显著的进展是连杆机构和齿轮传动机构。
在连杆机构方面，我国平面及空间连杆机构的结构理论研究已跃居世界前列，达到世界水平的研究成果有：机构运动分析新方法，包括单开链法、区间分析法、网络分析法和吴文俊消元法等；串联机器人机构运动学逆解和工作空间分析；连杆机构运动误差和机器人精度研究；含间隙连杆机构的运动副元素分离判据；连杆机构的振动力/振动力矩完全平衡和弹性动力平衡；空间并联多环连杆机构的运动分析以及连杆机构综合的某些研究等。
我国几乎与国外同时发表了一般6-6型平台并联机器人机构输入输出位移方程为20次形式的结论。
1.2机械设计和机械结构强度的研究机械结构强度学研究中，取得了许多有世界水平的成果，如：齿轮点蚀疲劳寿命研究和胶合强度新算法，齿轮接触疲劳强度的模糊可靠性计算[6]，机械零件疲劳累积损伤概率模型，重载滑动轴承轴瓦疲劳强度研究，高强度螺栓的概率断裂力学分析，滚动轴承高可靠寿命的研究，轴对称零件热弹塑性蠕变有限元计算，锥齿轮三维本体温度场及热变形分析，机械结构故障诊断中发热现象的模糊数学与边界元法研究，零件结合面特性研究，焊缝金属解理断裂的评定和非匀质焊接接头裂缝扩展计算等。
微机械及其微细加工技术的现状和应用研究
技术制成的，不 同 的是传 统集成 电路 大部分属
于二维 蚀 刻 ，而 微 机械 则 需 三 维 蚀 刻 。微 细 加
工不 仅涉 及到 物理、化学和 精密 机械 等方 面 ， 而且需要研究材料 和器件 的微观 （ 小到原子或
分 子级 尺 寸 ）性 质 。微 细 加 工 的 两 个 基本 特 征
ｅｈ ｃ ｓｍ） ｃ ａ ｓ ｔ 。微机 械的问世引起 了 ｌｙｅ
制造技术的一次革命。微加工技术在微机械的发
展过程 中 占有主导地 位， 着关 键作用。Ｍ Ｍ 起 ＥＳ
体积小 、 重量轻是利用微细加工技术和某些特殊 功能材料 ， 将机构及其致动器、 控制器 、 传感器、 电 源等集成在一个微小体积 范围内． 发挥机械功能 的机电一体化产品， 是机、 、 、 、 电 光 磁 化学 、 自动控 制、 传感技术 与信息处理等多种技术 的综合 。功 能比较齐全的微机械就是一个微机电系统 ， 其代 表装置就是微机器人。当然 ， 它的实现必须有相 应的基础理论及制造技术的支撑
维普资讯
微机械 及其微细加工技术 的现状和应 用研究
１ １
微 机 械 及 其微 细 加 工技 术 的现状 和应 用研 究
Ｔｈ ｅ ｅ ｔｓｔ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｐ Ｕ ａ ｉｎ ｔ ｄ ｅ Ｐｒ ｓ ｎ ｉｕ ｔ ｎ ｐ ｃ ｔｏ Ｓ ｕ ｙ ｏ
ｉ ｔ ｎｔｃ ｎ ｌ ｙａｅ ｐｅｅ ｔ ｆ ａｏ ｅｈ ｏ ｇ ｒ ｒｓｎｅ ｃｉ ｏ ｄ．ｎｎ ｌ ．ａ ｐｉａ ｏ ｔｄ ｉ ∞ ｏ ＭＳ ｉ ｉｔ ｄ ｃｄ． ａｌ ｐ ｌ ｔ ｎ ｓ ｙｄｒ ｖ ｃｉ ｕ ６ ｆＭＥ ｒ ｕｅ ｓｎｏ
Ｋｅ ０ｄ ： 口 ｅＩ ｙｗ ｆｓ ⅢＤｃｒ （ Ｅ Ｓ ｌ ＭＭｊ
机械结构的动力学响应分析研究
机械结构的动力学响应分析研究引言：机械结构是机械工程中的基础，其动力学响应是评估结构性能的重要指标。
在设计和优化机械结构时，了解结构在外力作用下的动力学响应是必不可少的。
本文将对机械结构的动力学响应分析进行研究，并探究其在工程实践中的应用。
一、机械结构的动力学基本概念动力学是力学的一个分支，研究物体在外力作用下的运动规律。
对机械结构的动力学响应分析，我们首先需要了解一些基本概念：质点、质量、力、加速度、位移等。
通过这些概念，我们可以建立机械结构的运动方程，从而分析其动力学响应。
二、机械结构的振动振动是机械结构动力学中经常遇到的一种现象。
机械结构振动分为自由振动和受迫振动。
自由振动是指结构在无外界干扰下的振动，而受迫振动则是指受到外力激励后的振动。
在振动分析中，我们可以通过求解结构的固有频率和模态形态来描述结构的振动特性。
三、机械结构的动力学分析方法为了研究机械结构的动力学响应，我们需要采用适当的分析方法。
常用的方法有解析法、数值法和实验法。
解析法通过解析推导运动方程的解析解来获得结构的动力学响应；数值法通过数值计算来近似求解结构的动力学响应；实验法则通过实际测量来获取结构的动力学响应数据。
在实际工程中，通常会将这些方法结合使用，以获得更准确的结果。
四、机械结构的动力学响应分析的工程应用机械结构的动力学响应分析在工程实践中应用广泛。
例如，在汽车工程中，我们可以通过分析车辆底盘结构的动力学响应，评估车身的舒适性和稳定性；在飞机工程中，我们可以通过分析飞机机翼结构的动力学响应，评估飞机的飞行性能和结构安全性。
通过对机械结构的动力学响应进行分析，我们能够提前发现潜在的问题，优化结构设计，提高结构的性能和可靠性。
五、机械结构的动力学响应分析的挑战与发展趋势在机械结构的动力学响应分析研究中，仍然存在一些挑战和需要解决的问题。
例如，复杂结构的动力学分析需要考虑多自由度和非线性效应；如何提高分析精度和计算效率也是一个重要课题。
我国机械工程领域研究进展与展望
人 口增多 、 环境 污染严重 、 气候变 暖以及 可再生 能源紧缺是 新 器人进行研究 。在 目前 的机械工程领域 中， 并联机器人机构学 已成 世纪以来 人类 面临的主要发展问题 。随着 时间的推移 ， 这 一问题变 为上个世纪 以来最具代表性的学科 ， 也是我 国学者和研究人员深入 的越来越严 峻 ， 已成为影响人类生活和生产 的首要 因素。经过 多年 研究 的工作要点 ， 是一个 国际上具备着重大影响力 的研究领域。 的发展实践总结得出 ， 生态环境保护工作 的研究 比社会经济 的发展 ２ ． ３ 机 械 动 力 学 领 域 更 为关键 ， 更为重要 。 我 国作为世界人 口大国 ， 也是世界能源消耗大 非线性动力学 、 复杂机电系统 的故 障预示 和智能维护是机械动 国， 更是资源缺乏 、 环境污染严重 的过渡 ， 为此在 未来一段 时期 的社 力 学的前沿研究领域 。 我 国有关专家和学者在高维非线性系统 的分 会发展 中 ， 以节 能 、 环保 、 低 耗的发展理念进行 研究势在必行 ， 也 是 又研究 中 ， 提 出了约束分叉理论 、 时变产生系统的安全域侵蚀理论 、 实现我国经济可持 续发展 的核心手段 。 非 线性转子 系统 的稳定性量化分析方法 ， 提 出了转子 系统非线性故 １ 机 械 工 程 概 述 障诊 断的系列方法和技术 ， 解决 了国内十几个发 电机组 的振动 疑难 《 中国机械工程技术线路图》 、 《 中国机 械工程》 等著作 的推 出为 问题 。 我国机械工程 的发展 打下了坚实 的基 础 ， 也为我 国机械制造技术 实 ３ 机 械 工 程 科 学 发展 总趋 势 现 自我创新 、 跨点整合 、 全 面发展提供 了理论 指导。与此 同时 ， 我国 在机械工程科学方面 ，虽然 已经取得了瞩 目的创新及进展 ， 但 国家 自然科学基金 等组织对机械工程研究支持 不断加大 ， 使得 我国 必须清 醒地认识 到， 我国机械工程科学 总体上还处 于落后状态 。主 机械 工程领域研究 工作在近年来取得 了突出的进展和优异 的成绩 ， 要 体现在 ： 中国机械工 程的理论 、 方法和技术对 中国制造 业的 自主 为我 国机械工 程和经济建设 提供 了大量 的新 技术 、新 理论和新方 创新 和发展 的贡献不显著 ；中国学者提 出的机械领域的新概念 、 新 法， 也 为国 内外工业 生产技术 的改 进提供 了重大参 考 ， 使其在 国际 理论不多 ； 有重要国际影 响的机械工程理论 、 方法和技术不多 ； 国际 学术界 占据 了一席之地 。 所谓 的机械工程主要指的是是研 究机械系 机 械领域学术界有较大影响 的中国学者很 少。 总体上 中国机械工程 统、 机械产品性能 、 机械设计和机械制造理论 、 方法与技术 的一 门综 学术领域在 国际上 的地位滞后于 中国制造业在国际制造界的地位。 合性学科 ， 它主要包含有机械学和机械制造学两个领域 。 未来机械工程学科 的发展将主要受到两方面 的制约和推动 ， 一个是 １ ． １机 械 学 制造业 的创新发展 ， 另一个是学科 的演变进步。 机械学是研究机械结构 、 系统性能 、 设计理 念、 设计方法 的一门 ４ 机械 学 发 展展 望 学科 ， 它包 含 了机构 学 、 传 动学 、 动力学 、 强度学 、 摩擦学 、 设计学 以 ４ ． １机构学是机械工程学科 中最有代表性的学科 之一 。机构学 及界 面机械学 等多门学科 ，是 由这众多学科 组成 的边缘 性交叉学 研究一方面应注重机构学基础理论研究 ， 以使我 国在 国际机构学界 科。 保 持优势地位 ， 另一方 面应注重与制造 和控制的学科交叉 ， 在设计 １ ． ２制造科学 理论和关键技术两个方面 同时取得突破 ， 以开发 出性能优 良新机构 制造 学主要指 的是 以研究制造过程 、 制造体系 、 制造 设备为一 和新装 备。航空航 天器 、 机 器人 机构 、 纺织机械 、 工程机械 、 微 纳机 体 的科学 ， 是一项涵 盖了产 品结构设计 、 成型制造 、 加工生产 、 测量 构 、 仿生机构等工程 中存在大量机构问题 ， 机构学大有用武之地 。 仪器 以及生产制造为一体 的综合性学科。 ４ ． ２摩擦学研究 自２ ０世纪 ９ ０年 代起有了长足发展 ， 其基本经 ２ 机 械 工 程研 究 现 状 分 析 验是与纳米 、 生物、 计算机以及与工程问题 的交叉结合 ， 发展 了纳米 在现代 化社会发展 中 ， 制 造业有着不可 替代的重要 意义 ， 是创 摩擦学 、 生物摩擦学 、 表面减阻及亚纳米抛光技术等。 今后 的发展是 造人类财 富、 促进人类社会 发展 、 推动人类文明进步的主要手段 。 制 进一步 向学科面更宽的交叉方 向——界面机械与制造科 学 、 纳米制 造业是 国民经济发展 的支柱产业 ， 它与其他产业一样都与生态建设 造摩擦学和纳米生物摩擦学方 向发展。此外 ， 中国摩擦学领域 的青 有着密切 的关系 ， 为此 文明在工作 中有必要对其 中存在的 问题进行 年学者应 当进一步加强在国际学术界的影响 ， 争取在 国际学术界 占 研究 。 目前 ， 随着全球经 济一体化发展趋势 的加快 ， 机 械制造产业之 有更重要的位置。 间的竞争不断加剧 ， 这也是 的机 械制 造业 以及附属产业在发展 中面 ５ 结论 临着严重挑战 。经过研究总结得出 ， 目前机械工程领域的研究成果 我 国机械工程科学虽然 已经取得 了长足的进展 ， 但与 国际先进 主 要 可 以从 以下 方 面 人 手 分 析 ： 水平仍然存在很大差距。 我们必须保持清醒 的头脑 ， 高瞻远瞩 ， 尽快 ２ ． １摩 擦 学 领 域 的研 究 成 果 制定学科的长远发展规划 ， 采取正确 的学科发展战略和策略 。加强 在 目前的机械工程生产 中， 以纳米摩擦 学以及 其与技术的应用 对基础研究 中原创性理论方法的支持力度 ， 加强对原创性技术发明 尤为广泛 ， 这也标志着我 国机械工程在摩擦学研究 中取得了举世瞩 的支持力度。在继续保 持和发扬摩擦 学 、 机器人机构学等在 国际学 目的成绩 。在计算机硬 盘基片表 面超精 化学机械抛 光技术 的研 究 术界 占有一席 之地的同时 ，力争 在 ２ ０ ２ ０年前后机械与制造学科总 中， 提 出了超精 表面纳米粒子 新技术 ， 这为化学 与机械作用 的均衡 体上进人国际先进行列。 规律研究 奠定 了基础。截至 目前 ， 摩擦学 已成 为我国机械工程领域 参考文献 中最具有影 响力的学科 之一 ， 是未来一段 时期 内研究工作 开展主导 … １中国科 学技 术协会． ２ ０ ０ ８ — ２ ０ ０ ９机械 工程 （ 机械制 造） 学科发展报 告 目标 。 『 Ｍ］ ． 北京 ： 中国科技 出版社 ， ２ ０ ０ ９ ． ２ ． ２机器人机构学领域 【 ２ 】 路 甬祥 ． 坚持科 学发展 ， 推 进制造 业的历史性跨越 『 Ｊ １ ． 机械 工程学 机器人在 新世 纪已成为一个屡见 不鲜的话题 ， 是 机械生产制造 报 ， ２ ０ ０ ７ ， ４ ３ （ １ １ ） ： １ — ６ ． 领域研究 的一项核 心课题 。在 目前 的工作 中， 需要 我们 正确的认识 机器 人 的优劣 势 、 预测未来机器人 发展前景 ， 从 而有针 对性 的对 机
机械原理学科发展现状
机械原理学科发展现状机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及机械运动方案设计的一门基础技术学科，是机构学的简称，广义上又称机构和机器理论。
机械原理学科研究的对象目前仍以多刚体机械系统为主，但柔性机构学的雏型已开始提出，与机电等多学科相结合的广义机构学的研究已引起人们的关注。
学科中的机构，是组成机器的基本单元。
像一些常见的凸轮机构、齿轮机构和连杆机构等。
从现在的儿童玩具到工业生产中的机器人，从海洋开发的海底作业船舶潜艇到驰骋马路的所有车辆再到蓝天宇宙的飞行器都要用到各种机构，可见机构已经渗透到我们生活中的众多方面，有着不可撼动的重要地位。
而机械原理学是以运动学和力学为主要理论基础，以数学分析手段，研究各类机构基本规律以及运动和动力分析与综合方法的学科，也是机械设计所依据的重要基础理论学科之一。
它来源于机械设计及制造的实践总结，同时机械原理学的研究，又为发展创造新的机械和改进现有机械的性能提供正确有效的理论和方法。
随着宇航技术、核技术、海洋开发、医疗器械、工业机器人及微技术等高新科学技术的兴起和计算机的普遍应用,极大的促进了机械原理学的发展，创立了不少新理论和新方法，开拓了一些新的研究领域。
机械原理是机械类专业和近机类专业必修的一门重要的技术基础课，与工程实践紧密结合，具有很强的实践性。
通过实验巩固学生所学理论知识、加强实践认识、提高分析问题和解决问题的能力，对进一步培养学生的创新思维和综合素质起着关键作用。
随着科学技术的快速发展和对创新能力的工程技术人才的需要。
对于当下的机械原理学，其具有如下特点。
(l)机构是现代机械系统的基本子系统,机构学与驱动、控制、信息等学科交叉与融合,研究方法是多领域多学科综合,研究内容比传统机构学有明显的扩展。
(2)机构的拓扑结构学、运动学与动力学实现统一建模,创建三者融为一体,且考虑到驱动与控制技术的系统理论,为创新设计提供新的方法。
(3)机构创新设计理论与计算机技术的结合,为机构创新设计的实用软件开发提供技术基础。
机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿
机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿机械系统动力学分析与仿真是指通过建立机械系统的数学模型，分析和预测其运动行为、力学响应和性能特性，以及利用计算机仿真技术对其进行验证和优化的过程。
在各个领域的工程设计和研究中，机械系统动力学分析与仿真已经成为一种不可或缺的工具和方法。
随着计算机技术和数值方法的发展，机械系统动力学分析与仿真面临着一系列新的挑战和机遇。
下面，我将从四个方面分析机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿。
首先，机械系统动力学分析与仿真的发展方向之一是多物理场耦合分析与仿真。
在实际工程中，机械系统往往同时受到多种物理场的影响，如结构力学、流体力学、热传导等。
传统的机械系统动力学分析与仿真主要关注单一物理场的分析，忽视了多物理场的耦合效应。
因此，今后的研究应该将多物理场耦合效应纳入考虑，并对机械系统进行多物理场耦合分析与仿真。
其次，机械系统动力学分析与仿真的发展方向之二是高性能计算和并行计算。
随着计算机硬件和软件技术的快速发展，高性能计算和并行计算已经成为可能，并且在科学和工程领域得到广泛应用。
机械系统动力学分析与仿真需要处理大量的数据和复杂的计算，因此需要利用高性能计算和并行计算来提高计算效率和仿真精度。
第三，机械系统动力学分析与仿真的发展方向之三是模型准确性和精度的提高。
机械系统动力学分析与仿真的准确性和精度直接影响着结果的可靠性和应用的有效性。
目前，针对不同类型的机械系统已经提出了各种数学模型和数值方法，但仍然存在一些局限和不确定性。
因此，今后的研究应该进一步提高模型的准确性和精度，以提供更可靠和准确的结果。
最后，机械系统动力学分析与仿真的发展方向之四是与实验和试验验证的一体化。
机械系统动力学分析与仿真是理论研究和实验验证的桥梁，两者应该相互补充和促进。
通过与实际系统的对比和验证，可以验证数学模型的有效性和可靠性。
因此，今后的研究应该注重将机械系统动力学分析与仿真与实验和试验验证相结合，并实现一体化的研究方法和平台。
纳米机器——分子马达的研究现状及前景
1 序言近些年,随着光钳技术、分子遗传学方法、X射线晶体结构分析以及显微成像等实验方法应用于分子生物学领域,人们对于分子马达的结构及动力学行为的认识有了长足的进展,也使直接研究和操纵单个分子马达成为可能。
实验中观测到的分子马达一般在几万到几十万道尔顿,因此分子马达通常被看作布朗粒子,也被称作纳米粒子。
在纳米技术的萌芽阶段,科学家已经制造了很多微型器件,但是要实现纳米机器的设想,动力系统是个关键部分,否则工艺再精确,人们也不可能制作出纳米数量级的机械动力系统,因此人们寄希望于分子马达为纳米器件提供动力,如果这个设想可以实现的话,那么分子马达就可以为纳米器件提供能量来源。
2 分子马达的研究现状及前景日本一研究小组利用分子马达开发出一种新技术,可以将微小颗粒经由生物芯片上的微细通道运送到指定地点,这一技术又称为“分子快递”技术。
日本东京大学生产技术研究所藤田博之教授等组成的研究小组研制开发了这一技术。
研究人员在生物芯片上设置宽0.5mm、长30mm的通道,并在里面铺设好微管“铁轨”。
将用荧光物质标记的直径为0.32μm的微粒附着到驱动蛋白上后放入通道,研究人员观察到微粒以每秒1微米的速度沿“铁轨”运动。
利用“分子快递”技术,可以将微小颗粒高效精确地搬运到目的地。
这种“分子快递”技术将来可促进特定蛋白质和其他化学物质在芯片上发生高效反应。
宾夕法尼亚大学医学院肌肉研究所Yale Goldman博士的实验室和Erika Holzbaur 实验室的研究人员发表了一组论文,这些论文综合起来证实了一种充当分子马达的蛋白质惊人地灵巧,并能在细胞内轻巧地越过障碍物。
利用一种能够一次观察一个大分子的活动的特殊显微镜,研究组发现一种蛋白质马达能够沿着微管来回移动,而不是像之前推测的那样朝一个方向运动。
这两种运动蛋白dynein和dynactin是细胞的长途货车,它们能够合作从细胞外围将分子货物运送到细胞核。
Holzbaur实验室发文章说他们发现dynactin的一种突变能导致运动神经元的降解——运动神经元疾病的标志。
微机械加工
微机械加工应用趋势与前沿技术简述摘要：微机电系统（MEMS）是由电子和机械组成的集成化器件或系统，采用与集成电路兼容的大批量处理工艺制造，尺寸在微米到毫米之间。
尤其将计算、传感和执行融为一体，从而改变了感知和控制自然界的方式。
本文介绍了微机电系统近几年应用领域及前景展望，并简单阐述了关于微制造的几种前言加工技术，从而对MEMS系统有一个粗略的了解。
关键字：MEMS 应用领域前景前沿技术 LIGA技术前言微型机械加工或称微机电系统（MEMS），早在1959年就由着名的物理学家理查德·范蔓（Richard·Feynman）提出其概念，然而此后数十年间的发展并未受到过多的关注，直到近年来才逐渐发展成为一门交叉学科。
MEMS主要包括微型传感器、微型执行器以及相应地处理电路三部分。
作为输入信号的各种信号首先通过微传感器转换成电信号，经过信号处理以后，再通过微执行器对外部世界发生作用。
传感器可以把能量从一种形式转换成另一种形式，从而将现实世界的信号（热、化学、运动等）转换成系统可以处理的信号（如电信号）。
信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理。
执行器根据信号处理电路发出的指令来完成人们所需要的操作。
MEMS的快速发展只不过是10多年的时间，却已在各个应用领域显示出强大的生命力，甚至单个领域的MEMS器件就已经形成了一个较大规模的产业。
面向21世纪，MEMS将逐步走向实用化，并被广泛应用于国防、航空、航天、通信、环保、生物工程、医疗、制造业、农业和家庭。
在某种意义上，可认为MEMS是“信息化带动工业化”的一个典范。
一、应用领域与前景展望作为信息获取关键的传感MEMS，已成功应用于汽车、电子等行业和军事领域；在令人瞩目的信息技术和生命技术的发展中，MEMS更将发挥不可估量的作用：光MEMS被认为是开启通信之门的钥匙；RF MEMS将成为移动通信的一项核心技术；高密度MEMS生物芯片将强有力地推动生命科学和生物技术的发展。
细胞动力学的研究进展
细胞动力学的研究进展细胞动力学是研究细胞内部和外部力学现象的学科。
随着技术的不断发展，细胞动力学研究也得到了很大的进展。
1. 生命过程中液相分离生命过程中产生的大量蛋白、RNA和其他分子会在空间方面彼此相互作用。
最近的研究表明，液体-液体相分离作为一种基本的生物学现象，在细胞动力学中有着重要的地位。
在细胞中，许多核酸、蛋白质和其它物质是以液相分离的方式存在，例如细胞核中的核仁。
而这种相分离现象在一些疾病中也起着重要的作用，如阿尔茨海默症和淀粉样病等。
2. 微管的力学性能微管是一类细胞内的细胞骨架，在细胞结构和细胞分裂中起着重要的作用。
最近，研究人员在微管的机械特性方面进行了深入的研究，深入探究了微管如何在不同力学环境下进行变形并恢复形状。
研究表明，微管的力学性能对于细胞信号传递以及细胞形态和结构的变化具有重要的影响。
3. 细胞力学和组织工程学细胞力学和组织工程学是细胞动力学的重要分支。
它们主要研究细胞和组织的力学性能，并探究其应用于生物医学工程和组织工程。
目前，组织工程学的研究正逐渐发展为一个全新的领域，应用于组织移植、细胞再生疗法和人体器官修复等方面，具有广泛的应用前景。
4. 生物膜的力学性质细胞膜是细胞的外层，它构成了细胞的结构框架，并在细胞生命过程中起着重要的作用。
近年来，研究人员对细胞膜的力学性质进行了深入的研究。
例如，通过对常见细胞膜的单分子力学实验和数学建模，确定了细胞膜的形变方式，从而加深我们对细胞膜的认识，并发展了诸如细胞微流控等新型微纳控制技术。
总的来说，细胞动力学的研究与生物医学工程、生物化学、物理等多学科有着密切的关系，对深入理解生物学的各个方面都具有重要意义。
我们相信，在技术不断创新和发展的背景下，这一学科的研究将会得到更进一步的发展。
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微机械动力学研究进展
作者：王亚明张敬洋
来源：《世界家苑》2018年第03期
摘要：作为纳米科技的一个分支，微机械和分子器件的研究工作受到普遍关注。
如何针对纳机电系统（NEMS）器件建立科学适用的力学模型，成为解决纳米尺度动力学问题的瓶颈。
微机械是极其重要的一类NEMS器件，分为天然的与人工的两类。
人工分子机械是通过对原子的人为操纵，合成、制造出具有能量转化机制或运动传递机制的纳米级生物机械装置。
关键词：微型；机械；动力学；进展；
目前已经成功研制出多种微机械，如分子马达、分子齿轮、分子轴承等。
但在实现微机械工程化与规模化的过程中，由于受理论研究水平的制约，微机械的研究工作受到进一步的制约。
一、国内外研究现状
（一）力学模型
通过引入键长伸缩能、键角弯曲能、键的二面角扭转能以及非键作用能等，形成机械的势能面，使系统总势能最小的构象即为分子机械的稳定构象。
采用分子力学和分子动力学等方法，对分子机械的动态构象与运动规律进行计算。
从理论上讲，该模型可以获得分子机械每个时刻精确的动力学性能，但计算工作量十分庞大，特别是当原子数目较大时，其计算工作量是无法承受的。
第二类模型为连续介质力学模型。
该模型将分子机械视为桁架结构，原子为桁架的节点，化学键为连接节点的杆件，然后采用结构力学中的有限元方法进行动力学分析。
该模型虽然克服了第一类模型计算量庞大的缺陷，但无法描述各原子中电子的运动状态，故没有考虑分子机械的光、电驱动效应和量子力学特性，所以利用此模型难以对分子机械实施运动控制研究。
近年来，有学者提出将量子力学中的波函数、结构力学中的能量函数以及机构学中的运动副等理论结合，建立分子机械动力学分析的体铰群模型。
在该模型中，将分子机械中的驱动光子、电子、离子等直接作用的原子以及直接构成运动副的原子称为体，联接体的力场称为铰，具有确切构象的体铰组合称为群。
（二）研究现状
1960年，美国科学家、诺贝尔奖获得者RichardFEYNMA首次预言了利用生物化学方法合成分子机械并组装分子工程系统的可能性。
在此预言的感召下，许多科学家都致力于分子机械与分子器件的研制工作。
特别是1980年以后，由于扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscope，STM）、原子力显微镜（AtomicForceMicroscope，AFM）的
出现，以及测量技术的进步，为单个原子的移动以及原子运动位移和作用力的测试等提供了有力的工具，使分子机械得以迅猛发展。
特别是1991年日本科学家SumioIIJIMA发明了碳纳米管之后，基于碳纳米管的分子器件不断出现。
作为分子机械发展的里程碑，1992年美国麻省理工学院KEDREXLER在他出版的《Nanosys-tems：MolecularMachinery，Manufacturing，andCom-putation》一书中，最先给出了分子机械严谨而科学的定义，并对分子机械的制造方法、分析技术和工程应用等进行了全面介绍，标志着新型交插学科———分子机械学的成立，并对典型分子器件构象进行了构思。
2001年，美国纽约大学的HaoYAN等在《自然》杂志上发表了他们的研究成果，用DNA 分子成功合成了四冲程发动机，并对其进行了运动控制研究。
这项研究成果使DNA结构控制技术在独立单元操作上获得重大进展，对进一步建立精密分子机器的分析模型具有很大的帮助。
在此工作基础上，加州大学科学家又对一种天然的分子机械进行人工重新设计，制造出了世界上最小的带开关的马达，该分子马达由78个原子构成，尺寸只有14nm，这种分子马达可用在电子电路中，也可用于精密的细胞手术，这项成果使得科学家朝制造可控的单分子机械装置方面迈进了一大步。
分子马达的研制成功使纳米技术研究提高到一个新水平。
荷兰和日本的科学家也研制成功了另一种由太阳能驱动的分子马达，在光照作用下，能够连续不断旋转。
分子马达不但能够为未来的分子机械提供动力，而且还可以帮助人们更深入地了解一些具有相似结构的生命有机体，例如肌肉纤维及推动细菌运动的鞭毛。
近年来，为了进一步掌握分子机械的运动规律，基于分子机械的非线性力学特性和运动控制引起了科学家的极大关注。
2000年德国学者AERBE等研究了纳米振荡器中的非线性特性，并利用了其振动特性，实现了机械混频。
二、分子动力学在纳米机械加工技术总的进展
美国与日本学者在常温下运用分子动力学对单晶体进行垂直切削，使用的是金刚石车刀。
在模拟过程中，建立的是二维原子模型或是三维原子模型，模型中大约包含了5000-8000个原子。
模拟是金刚石车刀的刀刃的圆弧半径是1-5毫米，切削速度在每秒2米或是每秒200米，从而得到在切削过程中，刀具分子与材料分子在位置与运动速度上的变化，从而更好地研究切削现象。
（一）切削力在切削中的影响
通过势能函数中参数的改变，分子动力学能够通过模拟研究切削力的改变对切削效果的作用。
研究表明，材料与刀具分子之间的结合力下降或是斥力的增加都能够让表面的粗糙程度加剧。
（二）切削温度在切削中的影响
分子动力学要想模拟得更加精确，就需要充分考虑到切削时产生的温度影响。
在仿真模拟实验中，分子的势能向动能的转变不是由人工来进行控制的，而是在达到已订购条件后，分子自行转变的。
金属的导热率是由电子的运动强度决定的，所以切削温度在切削中的影响研究可以通过对速度标度的方式来模拟。
研究表明，若是提高切削温度，能够有效减少切屑的产生，增加材料分子的测流，让材料表面的粗糙度提升。
参考文献
[1]刘细平，陈栋，王敏，黄跃飞，谢清华.变磁通轴向磁场永磁电机机械动力学分析与弱磁能力研究[J].电工技术学报，2016，31（23）：54-62.
[2]岳晓丽，陈慧敏.注重培养学生建立力学模型的能力——谈谈“机械动力学”课程的教学[J].纺织服装教育，2016，31（01）：57-59.
[3]李军.齿轮齿条煤层气钻机起升系统设计与研究[D].东北石油大学，2013.[4]杨帅.机械产品动态性能建模、分析、优化及工程应用研究[D].天津大学，2010.[5]张策.关于硕士生和本科生机械动力学课程内容与教学的若干问题[A].
（作者单位：山西农业大学信息学院）。