一、发展历程

1.历史沿革

机械设计研究所（原名机械设计教研室）成立于上世纪50年代，初期隶属于机械工程系，后并入基础科学部由学校统一管理。改革开放后重新调整后隶属于机械工程系。1997年，由机械设计教研室、公差教研室、制图教研室和电工教研室合并组成机电科学基础部，隶属机械工程与自动化学院；2001年，机械工程学院与车辆工程学院合并，机械设计教研室随机电科学基础部并入新成立的2138CC太阳集团。2026年，机电科学基础部机械设计教研室与制造工程系整合合并，组建成立新的智能制造系，机械设计教研室更名为机械设计研究所。机械设计研究所学科隶属于机械工程一级学科下的机械设计及理论二级学科。

作为学院历史最为悠久的教学科研单位之一，研究所始终扎根于机械设计的基础理论与工程应用研究，承载着学校在该领域的深厚学术积淀与历史传承。自建立以来，研究所经历了长期的学科建设与科研积累，从早期面向国防需求的机械结构分析与设计，逐步拓展至摩擦学、接触力学、仿生机械等前沿方向，形成了从基础理论到工程应用的完整研究链条。

2.发展定位

面向国家高端装备制造业发展的战略需求，研究所围绕摩擦学理论与技术、接触力学、仿生机械与智能系统等核心方向，构建了具有鲜明特色的研究体系。在高速精密轴承润滑、界面摩擦状态调控、微纳制造与检测等关键领域，承担了多项国家自然科学基金、科技部973计划及国家重点研发计划、国防创新特区等重大科研项目，在高速精密轴承润滑机理、仿生变体飞行器、摩擦纳米发电机、超滑技术等方面取得了重要研究成果。

当前，研究所以服务国家高端装备自主创新为己任，形成了涵盖微纳能源与自驱动传感、固体润滑及超滑、生物智能与仿生减阻、高精度微纳检测等特色鲜明的研究方向群，致力于突破机械设计领域的核心科学问题与关键工程技术瓶颈。

二、研究队伍

1.师资队伍

机械设计研究所目前共有在编教师12人，包括教授3人，副教授8人，讲师1人（博士生导师8人，硕士生导师11人）。其中入选教育部新世纪优秀人才支持计划1人，国家重点研发计划青年项目首席科学家2人，北京市科技新星2人，特立青年学者1人、北京市青年教学名师1人，2138cc太阳集团教学名师2人。团队以中青年学术骨干为主体，40岁以下教师占比超过50%，形成老中青衔接有序、基础理论与工程应用并重的梯队格局。在学科分布上，团队研究覆盖摩擦学、接触力学、机构学、仿生机械、微纳制造等多个机械工程核心领域，具备承担多学科交叉重大科研任务的组织优势。

2.人才培养

机械设计研究所在教学方面主要承担机械相关专业基础课的本科和研究生的教学任务。主要本科生课程包括《机械原理》、《机械设计》、《几何精度规范学》、《机械设计基础》、《设计与制造基础II》、《机械工程基础I》、《仿生机械学》、《仿生机器人》等，其中《机械原理》及其MOOC先后获评/认定为北京市精品课程、国家精品在线开放课程、国家级线下一流本科课程、国家级线上一流本科课程、慕课十年典型案例；承担研究生课程《高等机构学》、《高等机械设计》、《摩擦学理论》等。

研究所建立了完整的研究生培养体系，依托”光机电微纳制造”学科点招收培养博士研究生与硕士研究生，同时在读博士生、硕士生规模稳步发展，年均培养研究生数十人。培养过程注重理论基础与科研实践相结合，学生深度参与国家自然科学基金、国家重点研发计划等高水平科研项目。毕业生主要赴航天科技集团、航天科工集团、兵器工业集团等国防科研院所，以及高等院校和大型装备制造企业工作，在高端装备研发领域发挥重要作用。

研究所在承担的多项省部级及学校教研项目支持下，研究所教师积极开展教学研究，探索教学实践创新，并取得丰硕成果。编写了包括国家级规划教材、国家重点出版物等在内的系列教材十余部，多部教材荣获北京市优质教材、中国机械工业科技进步奖、兵工高校优秀教材、2138cc太阳集团优秀教材、2138cc太阳集团精品教材等；编制了课程习题库、实践案例库、机构动画库等一批课程资源库，为相关课程的教学起到了很好的支持作用；多项教学实践获得北京市高等教育教学成果奖、2138cc太阳集团优秀教育教学成果奖、北京市优质教案等；多位教师荣获北京市教学创新大赛奖、北京市教学基本功比赛奖、卓越联盟高校教学能力大赛奖、卓越联盟高校教学创新大赛奖、2138cc太阳集团T-more优秀教师奖、2138cc太阳集团迪文优秀教师奖、2138cc太阳集团师德先进个人、2138cc太阳集团优秀共产党员、2138cc太阳集团优秀班主任等。

三、太阳集团

1.科研平台

机械设计研究所建有摩擦学实验室和生物力学实验室，拥有开展摩擦学和生物力学研究的主要设备。包括表面表征相关设备、润滑油流变性质测量设备、摩擦磨损润滑测量设备，如接触/光学双模式表面轮廓仪，超剪切粘度测定仪，原子力显微镜，UMT-III通用摩擦磨损实验机（包含高温模块），多功能环块式摩擦试验机等；注重实验装置的自主研发，创新研发了高速球环弹流实验台、高速滚动轴承实验台、摩擦纳米发电机测试平台等。自主开发了滚动轴承等关键基础零部件润滑接触分析算法和性能优化软件。

研究所在新型微纳器件与系统的设计、典型零件/结构的失效机理与可靠性设计、现代机构创新设计与性能综合、机械表面/界面行为与调控机理、仿生学等方面开展了具有鲜明特色的研究。近年来，承担国家科技部973、国防973、国家自然基金、国家重点研究计划项目/课题、教育部新世纪优秀人才基金、国防科技领域基金、水利部重大科技项目等科研项目，在国际著名学术刊物上发表SCI论文数百篇，形成了面向高端装备与国防需求的特色科研体系，受到国内外同行高度关注。

2.科研方向

研究所主要科研方向如下：

方向一：关键基础零部件动力学建模、摩擦润滑机理及微纳尺度检测

针对重大装备用滚动轴承、齿轮等关键基础零部件，开展多场耦合动力学建模研究；采用多信息融合的方法，发展润滑介质追踪技术和跨尺度膜厚测量方法，实现轴承等内部润滑行为可视化测量。以滚动轴承内部润滑油层的定量测量为基础，揭示滚动轴承受内部几何结构、滚子类型和保持架等不同于经典球盘接触理论的润滑成膜规律及机理，为滚动轴承润滑优化设计提供直接理论依据和技术手段。

方向二：微纳能源与自驱动传感、微纳摩擦学以及黏着接触力学

从原子及电子层面揭示金属-聚合物接触起电机理，发展高起电材料改性关键技术和摩擦纳米发电机表面织构的定量设计理论与方法，进而实现通过设计表面织构而使接触起电性能可控。揭示界面摩擦系数及磨损率与摩擦电荷的映射关系；提出多级织构微纳制造工艺及电源管理电路新方案；研制车辆悬架系统振动能量收集系统，以及智能轴承在线监测、柔性手爪触觉等自驱动传感系统。

方向三：生物智能与仿生机械

探索自然界生物的特殊结构与行为机理，研发智能仿生机械与机器人系统：发现了蜜蜂腹部灵活自如的变形机制，提出了基于蜜蜂腹部分布式驱动的空天飞行器变体头锥仿生设计方法，解决了飞行器头锥变构型减阻设计的难题；揭示了蜜蜂中唇舌竹节状刚毛-压缩弹性体协同饮水机制，构建了基于刚毛直竖动力学的“负压吸附-毛细输运”饮水模型，为仿生流体输运装备提供了高效输运新原理；发现了蜜蜂在垂直壁面爬行的自适应粘附脱附机制，构建了基于固-液- 气多相界面耦合作用的湿粘附理论，将空气栓塞效应纳入界面粘附力学分析框架，解决了湿热表面的粘附设计难题；揭示了昆虫的视觉系统结构及其视觉形成机制，提出了基于虚拟视觉信号的半机械昆虫自主导航控制方法，开发了世界上最轻最小的侵入式昆虫自主导航控制背包。相关成果获北京市自然科学二等奖。

方向四：超滑及电控超滑

研制特种润滑材料，实现轮毂电机轴承等关键零部件运行条件下有效润滑减摩；揭示物化耦合的电场润滑机理，进而在宏观电场环境实现超滑。开展环境自适应固体润滑涂层设计及超滑机理研究、环境友好型水基润滑材料制备及摩擦磨损机理研究、宏观摩擦界面结构调控诱导的超低摩擦磨损研究。

方向五：仿生超疏水表面减阻

基于仿生超疏水表面的气相减阻技术，就是通过模仿荷叶等生物表面的超疏水特性，加工制备不同的超疏水表面，使得固体表面形成气相，从而以气固剪切来代替固液剪切，实现摩擦阻力的显著降低。针对动态的阻力特性，开展流场作用下气液界面演化过程研究，探究界面力学效应的仿生超疏水表面减阻机理，为获得长时间高效的水下气相减阻提供理论和实验依据。

方向六：多物理场耦合接触和磨损

围绕空间导电滑环、载流摩擦副、导电涂层界面等典型滑动电接触系统，系统开展接触力学、摩擦磨损、电接触电阻及电弧侵蚀等基础理论研究。重点阐明载流滑动过程中粗糙表面真实接触斑点的形成与演变机制，揭示热-力-电-流多物理场耦合作用下界面电流密度、温升、接触应力、磨损与电阻波动之间的相互影响规律，构建面向复杂工况的三维滑动电接触半解析模型与高效数值求解方法，为滑动电接触界面的可靠导电、低磨损和长寿命服役提供理论基础。

在此基础上，面向航空航天导电滑环、银合金载流摩擦副及高可靠机电传输部件等工程需求，发展粗糙表面电收缩电阻预测、接触斑点识别、磨损演化建模与寿命评估方法，研究多层涂层和功能梯度涂层的界面设计技术，通过材料优化、表面形貌调控与涂层设计，实现滑动电接触界面导电稳定性、抗磨损能力和抗电弧侵蚀性能的提升。相关研究可为高端装备中导电滑环、精密轴承及复杂电接触部件的失效机理分析、状态预测与可靠性设计提供重要支撑。。

方向七：高精度电涡流传感器多物理场耦合机制研究及器件研制

利用电涡流方法的非接触无损检测优势，开展基于电涡流原理的多物理场同步感知技术的研究；围绕摩擦副润滑油膜参数在线测试技术难点及关键科学问题，拓展自研传感器件应用领域及设计方法，创新油膜厚度、温度、压力等多场参数一体式测量单元设计，为摩擦副油膜润滑状态智能检测提供解决思路。

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