发布时间：2023-02-03 11:36:59 人气：
机械与动力工程学院上溯源于1913年上海工业专门学校（上海交通大学前身）设立的电气机械科。百余年来，学院秉承“起点高、基础厚、要求严、重实践、求创新”的办学传统，以培养优秀人才为根本办学目标，栉风沐雨，弦歌不辍！为国家培养了以钱学森为代表的一大批栋梁，开创了诸多中国第一，为国家的繁荣和科学技术的进步做出了重要贡献。机械与动力工程学院现已建设成为基础扎实、专业综合、人文底蕴浓厚的高素质创新人才培养基地，以及优势突出、特色鲜明的高水平科学研究基地。2011年机械与动力工程学院入选国家教育体制改革试点学院。根据教育部学位与研究生教育发展中心最新公布的全国第四轮学科评估结果，机械工程学科位列A+（前2%），动力工程及工程热物理学科位列A 档（前2-5%），核科学与技术学科位列B档（前20-30%）。
学院现有教职工410人，专任教师349人，其中教授/ 研究员130人，副教授/副研究员147 人，学生5000余人。一大批科研成果获得国家和省部级大奖，大批校友已在先进制造、动力、能源、航空航天等领域担任重要职务或技术骨干，为中国乃至世界的制造、动力、能源事业做出了积极贡献。
2015年12月联合上海临港管委会成立上海智能制造研究院，旨在建设智能制造服务平台，为推进 上海及区域智能制造产业发展和技术服务提供支撑。2016年7月建成上海交通大学航空发动机研究院 临港实验基地，成为我校在航空发动机与燃气轮机领域的主要实验研究和人才培养基地，对接国家“航 空发动机与燃气轮机”重大专项。2016年12月成立中国质量发展研究院，服务质量强国建设，打造具 有国际影响的质量智库和研究高地。
机械与动力工程学院以创办世界知名学院为奋斗目标。在2010年~2020年中长期发展和“十三五” 建设规划中把握“世界水平，中国特色”这个基本的原则和出发点，集中力量，寻求突破，保持机械工程、 动力与能源学科的国内领先地位，尽早进入世界一流学科之列。
近年来，学院承担了大量国家“973”计划、国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家重大专项、省部级科技攻关以及企业委托的科研项目，取得了一批有广泛影响的科技成果，并与国外企业和高校建立了较广泛的国际合作科研关系。2017年度科研经费总额7.25亿元，其中纵向经费5.16亿元，横向经费2.09亿元。
2017年学院共获得国家自然科学基金项目76项，其中“复杂航天薄壁构件材料- 结构一体化设计与制造”获得重大项目立项，获得杰出青年基金1项，重点项目5项，优秀青年基金1项。国家04重大专项课题“轿车动力总成关键零件国产加工装备与工艺集成验证平台”获工信部立项，并获得重大专项子课题5项。新增国家重点研发计划重点专项1项、课题15项，并新增上海市科委重大重点项目6项。
2017年新增合同额100万元以上的横向科研项目36项，其中合同额500万元以上的项目2项。截止到2017年12月，在研的合同额500万元以上的横向项目17项。
2017年学院获得专利授权238项（其中发明专利208项，实用新型专利30项），完成专利转化51项。计算机软件著作权登记26项。2017年出版学术专著4本，编著2本，开云 开云体育平台国家或行业标准3项。学院2017年被SCI/EI 收录的论文分别为633/833篇，ISTP会议论文211篇。
2017年以第一完成单位获国家科技进步二等奖1项、上海市技术发明一等奖1项、教育部自然科学一等奖1项、中国汽车工业技术发明一等奖1项。近十年共获国家奖13项，省部级一等奖30项。
复杂航天薄壁构件具有超高承载、极端耐热、超高精度、超轻量化和高可靠性等特征，是高速飞行器装备的核心构件，是国家整体制造能力的重要体现。这类复杂薄壁构件工作于苛刻的服役环境，其性能受材料和结构的耦合影响，必须实现宏- 细- 微观多尺度结构与梯度材料、多材料的合理匹配，将最合适的材料布置在构件的最恰当位置上，以充分发挥材料和结构的综合优势。目前的这类高性能构件设计制造存在以下问题：1）由于材料分布和多尺度结构特征对构件性能的耦合影响规律复杂，导致构件材料与结构匹配设计困难；2）由于设计方法和制造工艺的约束，Kaiyun App下载 全站导致复杂构件整体制造困难；3）由于缺乏构件性能精确调控方法，需反复试凑，造成高性能目标控制困难。
材料结构一体化设计与制造是解决上述问题的有效途径。其发展趋势是：采用材料与结构的匹配优化设计，从宏细多尺度角度发掘材料与结构潜力，突破现有设计极限；通过增/ 减/ 等材复合整体制造方法实现复杂构件形性的逐点逐域控制；通过梯度材料组织与多尺度结构的形性协调实现高性能构件性能的精确调控。这就要求构件设计制造围绕“材料”、“结构”、“工艺”三个核心要素，面向构件设计性能目标，实现“材料- 结构的匹配设计”；通过“材料- 结构协同制造”，形成构件的制造性能指标；通过制造过程精确调控，实现制造性能指标与设计目标的一致，达到构件性能的跃升。因此，复杂航天薄壁构件的材料结构一体设计与制造面临以下重大科学问题：1）多尺度结构及材料分布与构件性能的映射规律；2）多材料、多尺度结构的复合制造原理；3）复合能场下材料组织与结构变形的交互作用机制。
本研究依托上海交通大学，联合西北工业大学、大连理工大学、华中科技大学、机械科学研究总院，以高速飞行器舱体构件作为典型复杂航天薄壁构件的载体，围绕科学问题，开展高性能构件材料- 结构一体化设计方法、树脂基点阵夹层构件的原位制造、异质多层防热复合材料构件成形制造、金属基材料-结构双梯度点阵构件增材制造和异型筋筒体构件等材- 增材制造形性精确调控等基础理论、新工艺和装备研究，并通过典型薄壁构件进行材料- 结构一体化设计和制造方法的应用验证。通过材料与结构的匹配优化设计，从宏细多尺度发掘材料与结构潜力，突破现有设计性能极限；发展多能场等/ 增材复合制造新原理，探索复杂构件整体制造新方法，替代原有的分体式制造装配模式；强化梯度材料组织与多尺度结构的形性协调，实现构件性能的精确调控，取代反复试凑。旨在变革高性能航天薄壁构件设计制造的传统模式，实现材料从“选择”到“定制”、结构从“组装”到“整体”、性能从“试错”到“精确”的转变，形成材料- 结构一体化设计与制造基础理论，实现高性能复杂结构的整体制造和性能精确调控，为高性能复杂航天薄壁构件材料- 结构一体化设计与制造提供设计方法、工艺原理和装备原型。
突破轿车动力总成高档数控加工机床的国产化，是国家04 科技重大专项重点聚焦的任务目标，也是我国汽车工业提升市场竞争力和机床工业转型发展的瓶颈问题之一。本课题通过“用户产品—成套工艺—国产装备”的产学研用深度融合，建立由国产装备组成的动力总成零件加工工艺与装备集成测试试验线，形成国产装备的工艺适应性、精度保持性、可靠性综合验证等评价标准与试验测试能力，支撑国产装备在汽车企业用户的示范应用与推广。
在上海市、临港管委会和临港集团支持下，“轿车动力总成关键零件国产加工装备与工艺集成验证平台”将落户临港产业园，建成12000 平米的试验工厂，开展高档数控加工中心的自主研发及综合性能提升、加工工艺与装备集成测试、加工过程高效精密测量及可靠性评价等关键技术研究，通过测试验证逐步提升国产加工装备综合性能，实现国产加工机床在上汽通用、上汽通用五菱等汽车用户的组线示范应用。同时针对汽车工业智能制造转型的迫切需求，研究多品种规格动力总成产品大批量混线生产、智能监控、网络化制造、绿色制造等关键技术，建设基于汽车动力总成智能生产验证线的智慧工厂，打造国产高档数控机床与智能制造技术研发、测试、成果转化的国家级示范基地。
奖励完成人：陈明，孙方宏，安庆龙，沈彬，明伟伟，田良，张烘州，葛春新，薛锴，陈子彦
奖励完成单位：上海交通大学，成都工具研究所有限公司，上海飞机制造有限公司，上海电气电站设备有限公司，上海工具厂有限公司，恒锋工具股份有限公司
我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，开云 开云体育平台实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。
针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，本项目构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料- 结构- 性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。
金刚石涂层技术填补了国内空白，Kaiyun App下载 全站在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定，是唯一指定的国产化刀具，为首架C919客机顺利下线做出了贡献；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。
相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。项目获授权发明专利40项，标准8项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，获2017年国家科技进步二等奖。
切削加工过程中刀具- 工件间的相对运动误差和振动是影响加工质量和效率的重要因素。近年来，使用智能材料的精密定位和主动减振技术在加工制造领域得到了广泛关注，涌现出车/ 镗/ 磨削微进给装置、自抑振镗杆/ 铣削主轴等多种新型数控机床执行部件。由这些部件构成的精密加工系统面临以下挑战：平台机构呈低阻尼谐振模态；致动器迟滞与机构振动耦合；切削力激励与参数激励耦合。针对上述难题，项目组在国家自然科学基金重点、重大国际合作和杰青等项目的资助下从微进给平台和切削加工过程两方面深入研究了精密数控加工系统的动力学特性与控制方法，在微进给平台非线性动力学建模、迟滞补偿与主动阻尼高带宽控制、参数激励加工系统稳定性分析三个关键科学技术问题上取得突破：
1、揭示了压电陶瓷驱动微进给平台在输入电压作用下“电压- 电荷- 力- 位移”转换的耦合关系，提出了描述非对称、率相关迟滞特性的广义P-I 模型和椭圆变换模型，建立了反映致动器迟滞与机构振动耦合行为的平台系统非线性动力学模型。被IEEE/ASME T-MECH 副主编Shirinzadeh B、IEEE T-IE 副主编Sabanovic A 等学者评价为“主流方法”、“通用模型”。
2、发现迟滞环的逆仍为迟滞环，突破传统迟滞补偿需要先构建迟滞模型再求解其逆模型的思路，开拓了直接逆迟滞补偿新方法；引入递归时滞位置反馈提升系统阻尼比，提出了综合迟滞补偿与主动阻尼的三级结构高带宽鲁棒自适应控制器。被IEEE Fellow 澳大利亚纽卡斯尔大学Fu MY 和ASME Fellow 美国加州大学洛杉矶分校Tsao TC 评价为“先进方法”。
3、突破传统加工动力学基于微分方程描述的思路，建立了加工动力学系统的积分方程模型，提出了复杂参数激励加工系统稳定性分析的全离散法，获得了颤振抑制的变刚度/ 阻尼/ 转速最优控制律。前NASA 研究员Omenyi SN 评价全离散法：“深刻揭示各种加工稳定性特征”、“开创性方法”。
项目发表SCI论文72篇，包括ASME 会刊18篇、IEEE 会刊10篇和IJMTM（机械制造领域影响因子最高）9篇。10篇代表作中4篇为ESI 高被引论文，1篇代表作的WOS 引用次数位列IJMTM期刊2010 年以来发表的755篇论文的第3位（前2篇均为综述），2篇代表作入选RSI 期刊“2010-2014 年中国作者高引用30篇论文”。10篇代表作SCI 他引343次。引文作者不重复统计包括英、加、澳、中等国院士13名、ASME/IEEE/CIRP 会士21名、长江/ 杰青31名，如英国工程院院士CaldwellD、加拿大科学院和工程院两院院士Altintas Y、澳大利亚科学院院士Petersen IR、ASMEJMSE前主编Ehmann KF、中国科学院院士闻邦椿、工程院院士郭东明、柴天佑等知名学者，产生了重要学术影响。项目组1人入选杰青和长江，1人入选优青；7人次担任IEEE T-ASE、IEEE/ASME T-MECH等国际期刊的副主编或编委。
奖励完成人： 高峰，郭为忠，喻宝林，宋清玉，殷文齐，岳义，张金贵，李建，马春翔，何俊
奖励完成单位：上海交通大学，中国第一重型机械股份公司，安徽江淮汽车集团股份有限公司
大型伺服压机属于国家重大技术装备和先进制造技术领域，是汽车、家电、航空、国防等领域高端成形制造装备，体现国家薄板冲压、高强度钢板和铝合金板塑性加工技术水平和高端制造核心竞争力。本项目旨在攻克大型伺服压机自主设计关键技术，打破欧美、日本技术垄断，建立我国大型伺服压机自主研发能力，推动我国高端装备制造业发展。
大型伺服压机设计面临多重挑战：一是多驱动同步存在过约束干涉；二是机构增速与增力设计存在冲突；三是高速运行与低速冲压需兼顾。在国家科技重大专项等支持下，经过8 年科研攻关，取得主要技术发明点如下：
1、提出多自由度并联机构式机械协调驱动与传动新技术，发明出重型伺服压机多连杆主传动机构，建立了大型伺服压机构型库，采用多自由度并联机构替代国际上常用的单自由度机构作为伺服压机驱动，实现多电机并行大功率重载驱动，获8 项授权发明专利和3 项实用新型专利，解决了伺服压机大型化存在的多驱动同步过约束干涉问题，为大型伺服压机自主创新设计提供了构型技术。
2、建立伺服压机机构尺度与冲压性能关系模型，发明伺服压机机构与结构融合的性能设计技术，揭示压机性能与机构结构尺度的映射关系，解决了大型伺服压机因运行高速和冲压增力要求带来的机构增速与增力异步设计冲突问题，为伺服压机自主设计提供了性能尺度综合技术。
3、提出适合复杂冲压工艺不同阶次运动要求的NURBS 混合阶次插值方法，发明基于分段组合与柔性S 型加减速曲线的伺服冲压工艺运动设计优化技术，建立伺服冲压工艺曲线 项，解决了大型伺服压机高速运行和低速冲压大承载兼顾，既要保证可变工艺曲线、又要避免大惯量高速往复运动换向时产生的惯性冲击的难题，提高了冲压装备工作性能和工艺适应性，为伺服压机自主研制提供高性能冲压工艺规划有效工具。
4、利用本成果发明技术，成功研制出我国首台最大吨位、拥有自主知识产权的25000kN 伺服闭式四点压力机，与后续3 台10000kN 曲柄压力机组成国内首条伺服机械混合冲压线，成功应用于安徽江淮汽车有限公司，2014 年4 月正式投入量产，使江淮汽车覆盖件冲压水平和能力得到明显提升，取得显著经济和社会效益。
本项目获授权发明专利9 项、实用新型专利3 项、软件著作权2项；制定企业标准1 项；发表SCI/EI 论文11 篇。与日本小松和网野、德国舒勒公司同等产品相比，主要技术指标如公称压力、滑块行程、滑块连续行程次数等达国际先进水平。经同行专家鉴定：“该项目成果拥有自主知识产权，总体技术达到国际先进水平，其中主传动等核心技术达到国际领先水平”，标志我国已形成25000kN 级伺服压机自主创新研发能力，能为我国汽车制造行业提供高品质冲压装备，促进我国汽车行业整体冲压技术水平进步，实现大型冲压生产线装备升级换代，完善汽车工业制造体系。
奖励完成单位：上海交通大学，新源动力股份有限公司，上海汽车集团股份有限公司，上海治臻新能源装备有限公司
燃料电池汽车以其“零排放、长航程”被认为是未来新能源汽车发展方向。双极板作为燃料电池关键部件，占电堆总重的80% 和总成本的30%。现有石墨双极板采用铣削方式加工，高昂的制造成本阻碍着燃料电池汽车产业化。基于冲压成形的金属双极板有望大幅降造成本，但车用工况对金属极板设计与制造提出了严峻挑战。
本项目突破了金属双极板流场结构优化、大面积细密流道高精度制造和高耐蚀导电涂层的低成本制备等技术瓶颈，建立了汽车燃料电池大面积超薄金属双极板设计与精密制造的系统技术，取得以下创新成果：
1、发明“两板三场”金属双极板构型设计方法：提出单极板流道的错层组合、导流岛与反向间隔支撑结构，发明氢、氧、水流场“三进三出三独立”的“两板三场”冲压成形双极板构型。提出极板流场分析的“等效电流模型”，建立多流道并联流场结构的高效优化方法，显著改善了流场传质均匀性。发展出5个系列的金属双极板构型，比面积重量减轻30%。200Ｂ型双极板成为我国燃料电池轿车的第一款定型金属双极板。
2、发明大面积细密流道的成形精度补偿方法：建立考虑尺度效应的超薄板成形高精度仿真模型，揭示细密流道成形中材料特性、流道结构、应变状态对薄板成形极限的影响规律，提出细密流道金属极板成形工艺设计方法；建立基于应力积分的超薄板成形回弹预测模型，发明大面积细密流道成形的回弹误差补偿方法，突破了传统模具型面补偿方法依赖“反复试凑”的瓶颈，将单极板流道高度波动控制在20微米以内。
3、发明高耐蚀高电导的金属双极板纳米复合涂层制备方法：基于涂层元素EP-H 属性，提出内有高耐蚀铬层、外有高导电非晶碳层的铬碳多元素复合涂层，发明基于磁控溅射的纳米膜层梯度过渡与交替沉积工艺，接触电阻(4.5 mΩ cm2)和腐蚀电流(0.26 μm cm-2) 优于美国能源部指标。
研究成果获21 项国家发明专利授权，发表SCI论文32篇。建立了国内首条金属双极板批量化制造生产线，开发的双极板在上汽集团、新源动力、武汉理工新能源等6家企业应用，为国内提供了90%以上的金属双极板。为我国第一辆金属极板燃料电池轿车和客车开发提供了关键技术支撑，推动了燃料电池汽车产业发展。文汇报等以“产学研回报翻番”进行了报道，产生了良好的社会影响。
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