机械工程
Mechanical Engineering
一、学科（专业）简介（Introduction to discipline）
北方工业大学机械工程学科是学校最早从事研究生培养工作的学科之一，下设机械设计及理论、机械电子工程、机械制造及其自动化、材料成型与控制工程四个二级学科，具有机械工程学术学位和专业学位两个学位点。机械电子工程二级学科是北京市重点学科。机械工程一级学科拥有国家级创新实践基地、北京市精密辊弯成形国际合作中心、机械工业协会精密辊弯成形重点实验室、北京市变截面辊弯成形工程技术研究中心、机电研究所、机器人研究院和智能制造研究院。在过去的二十多年里，本学科面向国家和北京市高端制造领域，在微纳米摩擦学、先进机器人技术、微机电系统技术、柔性辊弯成形技术、以及数字化制造技术与装备等方面，开展了广泛深入的研究与工程实践工作。
近五年来，机械工程学科获批国家级一流本科专业建设点1个，通过工程教育认证专业1个，获批机械电子工程新专业及“机械电子工程二学位”、伦敦布鲁内尔学院机械工程国际班，乌兹别克斯坦机械设计制造及其自动化、机械电子工程“2+2”国际班、机械设计制造及其自动化专业双培班。“以培养创新工程人才为目标的工科3+1课程教学体系构建与实践”获得北京市高等教育教学成果一等奖，“‘教 学 做 用 研 创’六位一体创新实践教学模式的探索与实践”获得北京市高等教育教学成二等奖。
近五年来，机械工程学科承担国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金重点项目等省部级以上纵向科研项目20余项，企业委托横向项目39项，科研经费6000余万元.
二、学科（专业）就业前景(Employment prospect of discipline)
北方工业大学机械工程学科的主要研究方向，与国家基础工业领域，如钢铁、汽车、建筑、航天、航空、电子、通讯等工程领域紧密相关。本学科培养的高水平工程技术人才广泛就业于国家各重要工业技术领域，每年有一定比例的硕士研究生考入重点大学继续攻读博士学位，一些优秀毕业生已经在国外从事博士后研究工作或者在工作岗位担任技术骨干岗位或管理工作。近十余年来，本学科毕业的研究生一次就业率100%，留京率超过92%.
三、导师队伍(Tutor team)
北方工业大学机械工程学科目前有博士和硕士研究生导师39名。其中有享受国务院政府特殊津贴的专家2名，北京市级百千万人才1名，北京市创新团队2个，北京市长城学者2名，北京市拔尖创新人才2名，北京市科技新星2名。研究生导师中教授15名，副教授24名，其中超过85%的研究生导师具有博士学位。具有研究生校外专业实践基地13个，校外研究生导师38名。
四、科研方向与成果(Scientific research direction and achievements)
4.1先进机器人技术(Advanced Robotics)
该方向主要从事机器人机构学、机器人运动学与动力学、机器人控制技术等方面的教学、科学研究与工程实践工作。该研究方向突破传统机械系统设计理论的常规，研究“变体机器人”、“仿生机器人”、“工业特种机器人”、“助老助残机器人”、“康复训练机器人”等具有高灵巧性、高能效性、运动柔顺安全性的先进机器人系统的设计、制造、控制与高水平应用技术。图1—图6为该方向近年来研制的机器人系统。
4.2 微机电系统技术(MEMS technology)
该方向主要从事微机电传感器、微机电致动器、微机器人等微机械电子系统（MEMS）的设计、制造、动态特性测试、系统控制与实践应用等方面的教学、科学研究和工程实践工作。以揭示和应用微机电系统的设计制造新原理、新方法和新技术为目标，探索研究“柔性传感器”、“多模式融合微机械传感器”、“全柔性机构微致动器”、“微型机器人”等微系统的设计、制造、控制和工程应用。探索解决航天、航空飞行器、自动船舰系统、仿生机器人、现代通讯设备、先进医疗器械等应用领域的关键技术问题。
4.3数字化制造技术与智能装备(Digital manufacturing technology and intelligent equipment)
4.3.1团队简介
数字化制造技术与智能装备团队现有教师16人，其中正高5人、副高6人，博士学位教师9人、硕士学位教师7人，职称、年龄结构合理。团队教师均毕业于985/211高效，具有深厚的理论基础和丰富的工程实践经验，主持完成国家国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点研发计划子课题、工信部绿色制造专项子课题、教育部和北京市教育科学规划等课题10余项；完成企业委托项目50余项，横向科研到款1000余万元；荣获国家级、省部级教学科研成果奖10余项。
4.3.2团队研究方向及成果
Ø研究方向1：数字化控制技术与智能装备
研究开发了具有自主知识产权的渠灌区远程测控计量系列化智能闸门及分水调度系统，通过水利部组织的专家鉴定：达到国际先进水平，填补国内空白。产品被列入水利部新产品推广目录，在山西黄河与汾河流域、内蒙古河套灌区、贵州省、云南省、北京官厅水库等推广应用，为灌区节约用水、提高水资源的有效利用率提供技术与产品支持。
图10远程协同控制平台
图11知识产权与产品鉴定
图12产品推广应用
研究开发了具有自主知识产权的水位、水质监测系列智能传感器及监测系统，广泛应用于地下水、水库、江河湖海、排污管网等环境下的水位/水质监测，为政府部门和企业环境治理及科学决策提供技术与产品支持。
图13知识产权与核心技术
图14智慧监管平台
图15系列产品
图16应用案例
医工结合，基于精密运动控制、图像大数据处理和AI技术，开发的细胞形态学检验智能机器人进入临床应用阶段，大大减轻了医生劳动强度。面向肢体残障人群、服务北京冬奥，完成科技部重大专项子课题——人-车-路协同智能轮椅研发与示范。
图17细胞形态学检验机器人
图18智能轮椅
围绕“中国制造2025”国家重要战略规划和装备制造业技术转型升级，融合智能传感、工业物联网、数字化制造、数字孪生等先进技术，研发了一系列的智能制造及检测装备，并应用于生产实际和教学科研之中。完成国家自然科学基金、北京市自然科学基金、工信部绿色制造专项——先进涡轮发动机热端部件绿色关键工艺系统集成等项目多项。
图19节能玻璃深加工装备
图20基于数字孪生的双机械臂协同装配系统
图21 基于数字孪生的复材壁板装配工艺决策系统
图22超声无损检测机器人
综合运用移动通信、图像识别、视觉导航和AI等技术，开发了面向电力、交通、水利等行业应用的无人机智能机舱与飞控系统。
图23无人机智能机舱与飞控系统
Ø研究方向2：多场耦合复杂装备CAE分析
综合运用流体力学、传热学理论及CAE软件，完成中国标准高速动车组齿轮箱、轴箱轴承的润滑流场、压力场、温度场研究，解决了齿轮箱、轴箱的润滑及温度预警问题，成果用于复兴号、和谐号高速动车组。应用传热学、机械动力学和强度分析理论及CAE软件，完成某上市公司CNG/LNG装备系列产品的强度、刚度、模态、疲劳、温度场等分析，为产品结构改进提供理论指导和技术支撑。
图24高铁齿轮箱CAE
图25 CNG/LNG装备CAE
4.4 材料成型工艺及装备(Molding equipment)
该方向从事轻质高强金属材料成形工艺与装备研发等方面的教学、科学研究和工程实践工作。面向国民经济、航空航天及国防工业建设中的金属成形领域重大需求，以复杂变形路径及极端环境下的材料成形性能表征、成形过程塑性变形理论、成形件宏观性能及微观组织精确控制、智能成形工艺与装备关键技术等方面开展深入研究，以实现高精度、复杂制件的精密成形制造。
图26双向拉伸试验机 图27三维辊弯成形机
图28变截面辊弯成型机
图29双轴变截面辊弯成型机
4.5 机械系统振动、测控与优化应用技术(Application technology of vibration, measurement and control and optimization of mechanical system)
该方向面向航空、航天、船舶、精密仪器、重大通讯设备等，开展机械系统中的摩擦与润滑、振动噪声的分析与控制、精密检测与测试、机械系统疲劳破坏机理分析与设备健康管理、机械系统综合运行效能分析与改善、主/被动减振降噪设备的设计与制造等方面的等方面的教学、科学研究和工程实践工作。
图30双频激光单光源三光路干涉多轴转台测量系统
图31马赫-曾得型激光相移偏振干涉层析折射率场测量系统
图32激光表面等离子体共振气体折射率测量系统
图33双频激光干涉远程直线度/同轴度测量系统
五、科研与培养环境(Scientific research and training environment)
本学科努力营造体系健全，特色显著，学术氛围浓厚的育人环境，按照科研团队指导研究生，配备研究生辅导员，在专业学习、社会实践、学校生活、就业择业等方面进行全方位指导，培养具有综合素质和专业优势的高技术人才。各研究方向建有高水平的实验室供研究生开展研究工作，主要包括：
图34辊弯成形技术北京市工程技术中心
图35精密辊弯成形技术北京市国际科技合作基地
图36机械工业辊弯成形技术重点实验室
图37国家级创新实践基地及获奖
图39几何光学测量与光学仪器实验室(陈强华提供)
六、学科带头人、责任教授电话、电子邮件(Subject leader, responsible Professor, telephone, email)
何广平机械工程一级学科责任教授
TEL：01088802835；
Email：hegp55@ncut.edu.cn
孙启国机械工程专业学位点责任教授
TEL: 01088802881;
Email: qgsun@ncut.edu.cn
