微型机械设计基础研究的意义和必要性分析
微型机械设计基础研究的意义和必要性分析
【摘要】近年来，随着机械行业的快速发展，机械行业微型化的设计和研究获得了长足的发展。随着越来越多的微电子器件出现在机械行业中，以及相应材料和加工工艺的改进，微型机械已经形成了从设计、研发、生产、制造到应用的一个完整的微型机电体系，微型机器人就是微型机械发展的一个很好的代表。本文主要从微型机械设计的基础研究发展状况及设计原理入手，探讨微型机械设计基础研究的意义和必要性。
【关键字】微型机械；意义；必要性；需要
1微型机械设计基础研究的背景介绍
微型机械主要是指机械结构尺寸范围在毫米或微米以下，结构中包括了传统机械中的机构、传感、驱动、工作和控制等构件，所有构件均微小到毫米级、微米级以下而设计、制造成的机械设备，也称为微型机电系统（MEMS）。我国在近十年来，紧跟世界微型机械的先进技术，在微型机械领域取得了不少的进步。已研发了并能制造出诸如微型齿轮、微型电泵、微型马达等部件。随着微型机械与电子技术的紧密结合，以及微型机械在各领域的应用越来越广泛，微型机械的发展已不仅仅是单纯的缩小机械的尺寸和体积，现在它更多的是与其它领域的技术特别是电子技术相结合，成为了一门新的学科和新兴行业，并已初步形成了批量化生产，可以说微型机械行业正在给世界传统工业带来革命性的变化。
2微型机械设计基础研究发展的现状
微型机械概念最早是由美国科学家于1959年提出，并讯速得到发展。美国在1962年，制造出微型压力传感器，后续陆续制造出50～500μm的微型齿轮、联接件等微型机械。87年研制出转子直径为60～12μm的微型静电机，日欧等国也积极跟进，取得了许多进展。微型机械在国外已发展了几十年，并受到政府部门、企业、学校与科研机构等高度重视。美、法、英、日等国纷纷制定了本国微型机械行业的发展计划。我国微型机械行业的发展较欧美晚，但也受到了国家的高度重视，在相关部门的引导下，一直在积极跟踪国外的先进微型机械技术，同时也积极开展MEMS的研究，并取得了以下一些研究成果。如微型机器人的研究，已研制出一二维联动驱动器，位移范围可以达到10μ m×10μ m；位移分辨率为0.01μ m，以及直径为φ3mm压电电机等一批微型机械成果。但与国际先进国家相比，我国微型机电行业发展还缺乏系统性研究，科研力量还比较薄弱，允其是设计基础理论方面还只是照搬和借鉴外国科研经验，还没有做到自主创新。
3微型机械设计基础研究发展的意义
微型机械自问世以来，其应用领域就非常广阔，它可以完成许多以前传统机械设备不可能完成的工作，甚至许多人类以前认为不可能的事情，通过微型机械的应用都可以变为现实。如，以前医生无法在微细血管里做缝合手术，现在已经通过微型机械变成了现实。原来无法模仿蚊子进行侦察的技术，现在已在军事侦察中得到应用等。随着与电子技术相融合，未来微型机械将会功能越来越多，种类越来越丰富。如果能够批量生产，成本大辐下降，微型机械必将广泛地应用于更多领域。虽然微型机械设计基础研究才刚刚起步，发展也不成熟，但它已显示了其十分诱人的前景，其在工农业、信息、生物、环保、医疗、考古、军事等众多领域存在着非常大的潜在应用空间。据统计，现在全球微型机电行业规模已达到每年50亿美元，预计到2020年，将达到400亿美元。面对如此巨大的市场和