（机械设计及理论专业论文）基于网络技术的摩擦学数据资源共享平台建设.pdf

机械科学研究总院硕+ 学位沧文摘要 基于网络技术的摩擦学数据资源共享平台建设 摘要 摩擦学是研究相对运动的作用表面问的摩擦，润滑和磨损，以及三者间相互关系的 理论与应用的- f 交叉学科。全世界约有1 3 i 2 的能源消耗在各种形式的摩擦磨损 上。按照国际摩擦学学会的估算，有效利用摩擦学知识可能带来的经济效益约占国民生 产总值的1 。因此，摩擦学研究受到广泛重视，在现代设计中发挥着重要作用。 摩擦学研究的历史进程中，产生和移 累了大量的摩擦学理论、成果和数据资源。由 于以往研究工作的特点，决定了摩擦学资源都分布在各地、各单位，离散、不统一、不 完整，普遍存在着使用不方便的问题。网络技术的成熟和工业的高速发展对摩擦学各方 面知识的需求急速增加，促使如何整合摩擦学数据资源，用有效的软件建设一个实用的 摩擦学数据共享平台，成为一项极其迫切的任务。 本文以科技部基础共享平台项目“先进制造与自动化科学数据共享网一摩擦学数据 资源共享网”为依托，研究建设基于网络的摩擦学数据资源共享平台的相关问题，开发 应用软件、模块和专家系统，实现了摩擦学数据资源的网络共享，经过在i n t e r n e t 上 测试运行，取得了较好的效果。 本文的主要创新和研究成果体现住以下方面： ( i ) 在先进制造与自动化科学数据共享嗍项目组制定的元数据规范基础上修订出 摩擦学元数据采集标准和数据质量控制规范，通过实际应用，证明其是使摩擦学数据有 序化、规范化、科学化的重要手段； ( 2 ) 在对摩擦学系统和其数据构成特点作详细分析的基础上，合理有序地设计了 摩擦学数据资源结构，基本涵盖了摩擦学设计和摩擦学研究的主要内容； ( 3 ) 以国家新h 台的网络管理条例及知识产权相关法律为依据，论证了数据知识 来源的合法性，提出了摩擦学数据资源规避知识产权纠纷的解决方案。 ( 4 ) 在先进制造与自动化项目组提供的共享嘲嗍络数据库模板的基础上，完成了 摩擦学数据资源武汉分中心网络数据库系统的建设。实现了对院士专栏、专家系统、互 动式摩擦学数据采集系统等新增模块的设计，扩展了共享网武汉服务器前台的应用功 能。 ( 5 ) 在原有单机版摩擦学数据库的基础上，以v f p 为开发工具，s o ls e r v e r 2 0 0 0 墨堡竺兰竺窑垒兰至：堡兰銮 翌耋 为后台数据库，采用s p t 技术，成功丌发出具有远程访问功能的c s 版摩擦学信息管理 系统： ( 6 ) 考虑到市场对润滑油设计知识巨人的需求，在网络版摩擦学信息管理系统上 尝试开发了一款能够提供专家咨询功能的润滑油设计专家系统。 ( 7 ) 采用c s 模式，较好的解决了摩擦学信息管理系统和润滑油设计专家系统的 系统安全性，系统程序的测试和发布等技术问题，提高了应用软件的质量。 关键词：摩擦学，元数据，质量控制，共享平台，专家系统 n 机械科学研究总院硕十学化沦文摘要 t h ed e v e l o p m e n to ft r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e s s h a r i n gp l a t f o r mb a s e do nw e bt e c h n o l o g y a b s t r a c t t r i b o l o g yi si n t e r d i s c i p l i n a r ys t u d yo nt h et h e o r ya n da p p l i c a t i o no ff r i c t i o n 1 u b r i c a n t ，a n dw e a ro ft h ei n t e r a c t i n gs ur f a c e sw i t hr e l a t i v em o t i o n a b o u t1 3t o1 1 2o f g l o b a le n e r g ys o u r c e sa r ec o n s u m e db ya l lk i n d so ff r i c t i o na n dw e a r a c c o r d i n gt o t h ee s t i m a t eo fi n t e r n a t i o n a lt r i b o l o g yc o u n c i l t h ee f f i c i e n tu t i l i z a t i o no ft r i b o l o g y k n o w l e d g ec a ni m p r o v e1p e r c e n to fg d p ( g r o s sd o m e s t i cp r o d u c t ) f o rn a t i o n a l e c o n o m y c o n s e q u e n t l y ，s t u d yi nt r i b o l o g yw a sp a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o na n d p l a y e dag r e a tr o l ei nt h em o d e r nd e s i g n q u i t eal o to ft r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e sh a v eb e e np r o d u c e da n da c c u m u l a t e d d u n n gt h er e s e a r c ho ft n b o l o g y h o w e v er t h e s er e s o u r c e sw e r ed i s c r e t e ，n o n s y s t e m i ca n di n c o n v e n i e n tt ou s e t h e yw e r ed i s t r i b u t e da m o n g m a n yc o m p a n i e si n d i f f e r e n tp l a c e s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , t h e r ei sa nu r g e n tr e q u i r e m e n tt oa l lk i n d so ft r i b o l o g yk n o w l e d g e t h e r e f o r e ，i ti s c r u c i a lt os t u d yh o wt oi n t e g r a t et r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e sa n dd e v e l o pap r a c t i c a l t r i b o l o g i c a ld a t as h a r i n gp l a t f o r m t h i sp a p e ra i m e dt os t u d yt h ek e yp r o b l e m so ft r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e ss h a r i n g p l a t f o r mb a s e do nt h ew e bt e c h n o l o g y d e v e l o ps o m ea p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m s ， a n dr e a l i z et h en e t w o r ks h a r i n go ft r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e sv i ai n t e r n e t w i t ht h e s u p p o r io ft h ep r o j e c t ，t h et r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e ss h a r i n gn e t w o r ko ft h ea d v a n c e d m a n u f a c t u r e & a u t o m a t i z a t i o nd a t as h a r i n gn e t w o r kp l a t f o r m ( a m a d s n p ) ，f u n d e db y m i n i s t r yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yo fc h i n a m a i ni n n o v a t i o n sa n da c h i e v e m e n t si nt h i ss t u d ya r ei nt h ef o l l o w i n gd e s c r i p t i o n ( i ) d a t aq u a l i t yc o n t r o lc d t e d o na n dm e t a d a t ac o l l e c t i o ns t a n d a r d w e r e e s t a b l i s h e db a s e do nt h ea m a d s n pm e t a d a t ac r i t e r i o n t h e y g u a r a n t e e dt h e c o l l e c t i o nq u a l i t yo fm e t a d a t a ，w h i c hw a st h ek e yp o i n tf o rt h ep l a t f o r m ( i i ) t r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e sf r a m e w o r k w h i c hc o v e r e dt h er e s o u r c e sa b o u t t d b o l o g yd e s i g n & r e s e a r c h w a sd e s i g n e dt h r o u g ha n a l y z i n gt r i b o l o g ys y s t e ma n d i i i 机械科学研究总院硕十学位论文 摘要 t r i b o l o g yd a t ac h a r a c t e r i s t i c si nd e t a i l ( i i i ) t h ea n a l y s i so ft h er e g u l a t i o n so nn e t w o r ka d m i n i s t r a t i o na n di n t e l l e c t u a l p r o p e r t yr i g h t sh a sp r o v e dt h a tt h eo r i g i no ft r i b o l o g yd a t ar e s o u r c e si sl e g a l s e v e r a l s o l u t i o n st op r e v e n td i s p u t a t i o n so fi n t e l l e c t u a lp r o p e 啊h a v eb e e nc o n d u c t e da n d p r e s e n t e di nt h ep a p e r ( ) t om e e tt h ep r a c t i c a lr e q u i r e m e n to ft h es h a r i n gn e t w o r kp l a t f o r mi t e ma n d u s e r s t h ef r i c t i o n & w e a r & l u b r i c a n td a t ar e s o u r c e ss h a r i n gn e t w o r ks y s t e mw a sb u i l t i nw u h a n w h i c hw a sd e v e l o p e db a s e do nt h ea m a d s n pt e m p l a t eu s i n gt h e a s p n e td e v e l o p m e n ts o f t w a r ea n ds q ls e r v e r 2 0 0 0b a c k g r o u n dd a t a b a s ea sw e l l a st h ep o p u l a rb sm o d eo fw e bt e c h n o l o g yt h ea p p l i c a t i o nf u n c t i o no ft h es h a r i n g n e t w o r kw a se x t e n d e da sar e s u l to ft h es u p p l e m e n to fs e v e r a ld i s t i n c t i v ec o l u m n s ， s u c ha st h ea c a d e m i c i a nc o l u m n ，t h ee x p e ds y s t e m 。t h ei n t e r c o m m u n i c a t i o n t r i b o l o g yd a t ac o l l e c t i o ns y s t e m ( v ) c o n s i d e r i n gt h es a f e t yo fi m p o r t a n td a t aa n dp r o v i d i n g t h eb e n e rq u e r y s e r v i c ef o rv i p ( v e r yi m p o r t a n tp e r s o n ) o rc a r e e rp e o p l e an e t w o r ke d i t i o no ft r i b o l o g y m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w a sd e v e l o p e d u s i n gt h ev f pd e v e l o p m e n t s o f t w a r ea n ds q ls e r v e r 2 0 0 0b a c k g r o u n dd a t a b a s eb a s e do nt h ep r e v i o u s s i n g l e p ce d i t i o no ft r i b o l o g yd a t a b a s e ，w h i c hc a nr e a l i z et h er e m o t e a c c e s s ( ) t om e e tt h ee n o r m o u sm a r k e tr e q u i r e m e n tf o rt h el u b r i c a n td e s i g n a l u b r i c a n td e s i g ne x p e r ls y s t e mw a sa d d e di n t ot h en e t w o r ke d i t i o no ft r i b o l o g y m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w h i c hi s a b l et op r o v i d eu s e re x p e r tc o n s u l t i n g f u n c t i o na sat e n t a t i v ed e v e l o p m e n t ( v 1 ) s o m ek e yi s s u e s ，s u c ha ss y s t e ms e c u r i t y , s y s t e mp r o g r a mt e s t r e l e a s eo f t h et r i b o l o g ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h el u b r i c a n td e s i g ne x p e r ts y s t e m ， w e r es o l v e db yt h eu s eo ft h ec l i e n t s e r v e rm o d e k e yw o r d s ：t r i b o l o g y ；m e t a d a t a ；q u a l i t yc o n t r o l ；s h a r i n gp l a t f o r m ；e x p e r ts y s t e m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论义足小人徊! 导! f l j j 指甘i j 进行的训究：l ：作及墩衙的研究成果。 掘我所知除了文t | j 特别加以标江1 和致谢的地方外，论文l j 爿i 包台其他人已经发表或撰羔 过的研究成果，也不包含为获得垄 趑型堂婴究笪暄或其他教阿机构的学位或证书i j 使册过的利树。与我，。l 一 1 ：f i j 嗣志时小纠究所徽的 矸q 妥献均己绛也：文小作了明确的谒 咧j f ：表示i 身意。 学位论文作者签名 物俊物 签字f ij t ) ：砰fsj j 3 = l 学位论文版权使用授权书 本学位沦文作行完全了解扭越至 堂婴宜望瞳一有关保科、使用学位沦义的舰定- 彳丁 权保留j l ：向田家有关部门或机构送交论文的复印什和磁疵，允许论文被查阅和借阋。本人 授权扭缝型堂婴宜望瞳可以将学位论文的：；= = 部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影日j 、缩印或扫描等复制手段保存、汇编。位论文。 学位论文作者签名 穆馒； 娑 签字f l 期：二本年暑月f ；r i 二o o 七年七月 ) 啄 驯i l i 签g ：_ 7 fp 0 l 签字门期 雪月 哆厂 机械科学研究总院硕十学化i 仑文第帝绪硷 第一章绪论 i 1 选题的背景依据及意义 我国已经成为制造业大国，但还远4 i 是制造业强国。长期以来，制造产品的高额 利润大量流向欧、美、日，韩以及台湾地区的企业，我们却承担着材料、能源消耗和环 境恶化的压力。我国要从制造业大国迈向制造业强国，必须走自主创新之路，以提升 国家核心竞争力，这是我国应对未来挑战的必然选择【2 】。 制造业的竞争是设计的竞争。竞争的焦点在于能否率先引入、掌握最新技术，并以 晟短的研发周期和最小的设计研发成本设计出产品。具体体现在是否能快速获取、运用 最新的技术成果、调动最有效的研发资源并选用最佳的材料和加工方法等资源，进而实 现设计的创新。因此，知识资源和智力资源的有效集成是提升制造业竞争力的关键之一。 但是。由于长期以来设计技术力量在我国比较薄弱，使得企业在设计的竞争中始终 承担着较大风险。一方面，现在国内与设计技术相关的智力资源相对于国外大企业集卧 既单薄又分散；虽然设计人员数量众多，但在创新设计中一盘散沙的特点比较突出，与 国外成套设计技术的竞争极不对称。所以，如何将我国众多的，分散的、较小的智力资 源通过合适的方式集中起来，形成合力，将是提高我国自主创新能力的重要内容。 另一方面，设计创新是制造业发展的灵魂，而设计创新的关键是新知识获取的能力 i 1 ，设计创新必须建立在最新、最有效、最可靠的数据基础上。长期以来，我国的设计 人员都习惯于从手册和经验中获取设计数据。但由于采集、更新和出版周期的制约，大 批最新出现的实用设计数据资源不可能通过“设计手册”的方式提供给设计者。所以， 仅仅依靠“设计手册”的方式已经无法最迅捷地获取最新最可靠的设计数据，无法适应 设计行业竞争日趋激烈的形势。 因此，如何整合并充分利用国内外制造行业的知识资源( 包括智力资源、科学数 据资源) 已经成为提高我国制造业设计技术竞争力的关键之一。 近年来，谢友柏院士开创的“现代设计与产品研究开发网络”，已经在基于网络的 分布式设计智力资源整合方面进行了卓有成效的工作。国家科技部先进制造与自动化 科学数据共享网( 项目编号2 0 0 5 d k a 3 2 9 0 0 ) 也在努力开展先进设计科学数据资源的整 合工作。 科学数据是经济建设，社会发展和科学进步所需的重要基础信息，是一个国家甚 至全人类的宝贵资源。科学数据的收集、整理、存储及开发应用是技术进步和社会町持 基丁网络拄术的摩捧学数掂资源苁j ；( i 台建设 机械科学研究也院顾十学什沦文 续发展的重要举措。制造业是我国支柱型行业，其科学数据的收集、应用尤显重要。有 鉴于此，国家已经着手进行先进制造与自动化科学数据共享网平台的建设，整合相关部 门先进制造与自动化领域多年来积累的科学数据，这将大大提升平台相关领域的资源利 用效率：提高制造科学水平和技术创新能力；提升我同制造业竞争力，为周民经济健康 发展和制造业的自主创新提供技术基础。 本论文以摩擦学设计数据资源建设项目( 此项目属于先进制造与自动化科 学数据共享喇项目的一子项目) 为依托，整合摩擦学及其相犬领域的科学数据，开发 共享嘲武汉分站点及相关应用软件系统，并通过先进制造与自动化科学数据共享嘲，提 供一个搜索摩擦学数据资源的平台，以期为摩擦学，也为国家的制造业提供有益的帮助。 1 2 摩擦学与摩擦学设计数据资源 1 2 1 摩擦学研究对于现代设计的意义 关于摩擦、磨损与润滑的科学，总称摩擦学，是研究相对运动的相互作刖表面及 相关理论和实践的一门科学技术【4 】所有机器和机构的运转都是依赖其零件副的相对运 动。有相对运动就有摩擦和磨损，摩擦和磨损会导致表面损坏、零件失效和材料损耗； 其中磨损也是造成零件失效和材料损耗的主要原凼f 5 】。磨损、腐蚀和断裂是材料失效的 三种主要形式，其中由摩擦所导致的磨损失效是装备失效的主要原凼。有资料表明，8 0 的机械故障是由摩擦、磨损引起。据估计，全世界约有l 3 l 2 的能源消耗在各种形 式的摩擦上。英、美、德、日等国估计由于摩擦、磨损而造成的损失每年达上千亿美元。 而按照j o s t 的论述l ，有效利用摩擦学知识可能带米的经济效益占国民牛产总值的l 以上。因此控制摩擦，减少磨损，改善设备润滑条件已成为节约原料、改善运行状态、 改进设计、提高设备质量、减少污染、提高和延长设备使用寿命、节约能源、降低成本 的重要技术举措。 摩擦学设计技术是基于摩擦学知识的现代设计技术，是将摩擦学研究成果通过机 械结构、零部件的设计加以验证和实现的主要途径。在摩擦学近i 十年来快速发展的过 程中，摩擦学设计的理念不断在汽车、发动机，飞机、电动机、铁路和磁存储系统等蕈 要工业领域具有相对运动系统的设计中发挥越来越霞要的作用f 8 9 o 1 1 ，2 1 3 - 】，取得了巨 大的成就，获得了极好的经济效益，引起世界各国的广泛注意【l ”。 1 2 2 摩擦学设计的特征及意义 机械科学研究总院硕十学位论文 第章绪论 装备制造业是我国五大支柱行业之一，机械设计研究在制造业中的地位尤其突出。 机械设计作为一个系统，主要包括结构设计、强度设计、力学设计、摩擦学设计( 润滑 设计、抗磨设计、节能设计) 及其他设计。近二三十年来，我国机械设计行业发生了相 当大的变化，设计方法更为科学、完善，计算精度更高，计算速度更快【l “。摩擦学设 计作为机械设计系统中的一个子系统，是机械设计向微观领域发展的一个重要分支，己 成为机械设备发展中具有决定意义的设计领域。经过抽象处理，可以给m 摩擦学设计系 统的简单模璋! 如图1 - 1 所示。 摩擦损失( 磨损) j z j损失输出 输入 。f 系统的结构1 输出 。l x 7 i8 。i a 呻j “ 7 l s 表示系统的结构，慷示系统的元素，p 表示元素的特性，r 表示诸元素问的关系 图i - i 摩擦学设计系统模型 摩擦学设计就是应用摩擦、磨损和润滑理论，根据系统的观点，分析出系统输入参 量、有效输出、损失输出( 无效输出) 与系统结构之间的相互作用关系并通过优化系 统结构，以减少损失输出( 无效输出) ，实现最佳功能。它与传统的功能设计，动力学 设计、强度设计有一定的区别，它是综合运用多种学科的先进技术和理论，包括物理学， 化学，材料学，工程力学、传热学，流体力学、计算机应j f j 和测试技术等，来综合解决 机械设计问题，而且它必须在结构、强度等设计中，同时设置平行的摩擦学设计，并与其 它设计交替实施，方能求得全局最优【i “，即要使设计的产品达到最高的可靠度，最长的 使用寿命和最佳的经济性能【l ”。 摩擦学设计的成功案例很多，许多设计者会自觉或不自觉的在设计中应用着摩擦学 知识，实现了摩擦学设计。传递运动和动力以实现其预期功能的机器结构设计往往都涉 及到摩擦学设计( 图1 - 2 ) 。这种机器结构可以分为两大类：一类是机械的构件，如连杆、 轴、机架等；另一类是有相对运动的运动副，如轴承、铰链、螺旋、导轨、活塞和汽缸 摹r 同络技术的摩擦学教掘资源煎亨平台建设机械科学研究总院顽十学伸沦文 图中，参与摩擦蹭损过程有i ! ! q 个基本元素：运动件：运动或静止件； 界面间的介质 ，如润滑剂，其它介质等：环境条件，如大气，腐蚀介质等 图l - 2 摩擦学系统结构 等。构件设计主要是力学强度设计，而运动副的工作条件远比构件本身严酷，仅仅进行 强度设计是不够的，所以在现代设计中就引入了摩擦学设计。 运动副的工作状态和影响因素不仅很多而且复杂。工作载荷、相对运动、环境温 度、磨粒进入作用、两个零件的材质、表面情况和中间的润滑介质等都对其摩擦学性质 有明显的影响。而且摩擦过程中摩擦表面的尺寸，形状和润滑剂的情况有显著的时变特 征，一旦磨损件被新的备件替代或更换新的润滑荆时，则对摩擦副的性质又会发生一个 阶跃变化，有时机器在维修之后发生事故，原因就足没有处理好阶跃变化f l9 j 。所以，在 机械产品的高性能，低能耗和高可靠性日益成为国际市场竞争主要手段的火背景下，现 代的机械产品如不进行摩擦学设计，便不可能有强人的市场竞争能力。 在汽车、发电设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械设备上都大量 存在着摩擦学设计的问题。如前所述，世界上大量的能源以各种形式都消耗在了摩擦上。 而如果能够从摩擦学设计方面采取正确的措施，就可以大大节约能源消耗。有资料表明， 在充分利用了摩擦学知识及其设计方法之后，所节约的费用大致可占到国民经济总产值 的1 1 1 8 ，其研究所需投资仅占所得效益的2 左右。因此，摩擦学设计的应用 有着十分巨大的意义。 1 2 3 建设摩擦学设计数据资源网络数据库的意义 2 1 世纪，知识成为推动社会进步的主要驱动力和社会财富创造最重要的要素之一， 知识的收集、整理能力以及知识的共享程度就成为关系到社会创新实践的重要凼素。现 代信息通讯技术变革性的发展，为知识的高效管理和全社会共享提供了有力的技术支 撑。数据库以其速度和效率方面的明显优势而受到青睐口0 1 。信息数据库成为同家的一 机械科学研究总院顽十学仲硷文第聋绪论 种重要战略资源，一个国家拥有多少自己的数据库，能用数据库提供多少服务，是其现 代化水平的标志之一。近年来，世界各国政府纷纷发展本国的数据库，数据库个数 和数据含量都已取得突1 s 猛进的发展 2 2 】。 摩擦学数据作为摩擦学设计的基础，也是一种重要的信息资源，对于形成现代设 计创新的国家竞争力十分重要。建立摩擦学数据资源( 数据库) 的必要性表现在摩擦学 的学科特征、摩擦学参数的系统特征和摩擦学近代的快速发展等三个方面。 摩擦学的学科特征是交叉、边缘、跨学科。摩擦学的研究范围十分广泛，其主要 内容包括【2 3 2 4 l ：摩擦机理、廓损机理和润滑理论的研究；摩擦副的席损与失效的研究； 各种润滑剂的性质和作用的研究；各种材科和表面处理工艺的摩擦学特性的研究；摩擦 和磨损理论在实际生产中应用的研究；摩擦学测试设备和技术的研究等等。涉及到多种 学科知识的综合，如流体力学、固体力学、流变学，数学、物理、化学、材料科学，机 械工程和金属学等因此，摩擦学涉及的信息、知识、数据特别浩瀚，只有通过计算机 数据库来存储、整理、查询，才能服务于现代设计。 摩擦学参数的系统性体现在摩擦学过程是一个复杂的黑箱过程，人们只知道输入 和输出，不知道摩擦和磨损究竟是如何发生、何时发生，怎样发生的，必须依靠大量的 试验和经验积累，发现输入因素与输m 结果之间的对应关系。试验数据和经验积累在其 中扮演了极为重要的角色。所以，设计人员为了得到最可靠的数据，就必须依赖于最完 善，最全面的囊括了最丰富摩擦学系统试验数据的资源数据库。 摩擦学虽然有着悠久的历史，但是，其飞速进展是自从2 0 世纪6 0 年代中期英国 教育科学研究部在对工业部门广泛调查的基础上发表的关于摩擦学( t r i b o l o g y ) 教育 和研究报告报告以后开始的，此时恰巧是世界知识爆炸、信息爆炸的时代，几乎每年 都有成千上万的摩擦学试验完成并发表，从而积累下大量的摩擦学数据资源。同时高 新技术的发展和不断被引入，进一步丰富着摩擦学的内容。伴随着计算机技术的发展， 用系统工程的观点来解决机械工程中的摩擦学问题并把摩擦学的研究成果应用到各个 领域1 2 习已经成为可能。工业发达国家己相继建立了自己的摩擦学数据库，开发相关应 用软件( 如专家系统等) 。建立摩擦学资源数据库已经成为摩擦学发展的必然产物，是 摩擦学研究和摩擦学设计逐步成熟的标志。 互联网技术的普及大大加快了分布式离散资源数据库整合共享的步伐。面向全球 的网络数据服务已经成为潮流。我同摩擦学研究成果虽然很多，但大多的资料和数据奄 用不便，而且有些数据信息资料不全，给摩擦学知识设计及其他应用带来极大的困难，针 摹丁阳络技术的摩擦学数据资源煎亭下台建设机械科学研究总院颂十学化论文 对我国摩擦学数据资源这些特点，建立基于网络的数据充足而规范的摩擦学殴计网络数 据库及相关应用系统势在必行。它的建立可以为摩擦学设计及其他应用提供必要的基础 支持，并把摩擦学知识转化到工业中去，进而促进我国装备制造业的发展。 1 3 国内外摩擦学网络数据库建设概况 1 3 1 摩擦学网络数据库建设概况 工业的巨大发展推动社会对摩擦学各方面知识的需求急速增长0 0 6 2 7 捌。长期以 来，仅仅以单机版文献资料为主的摩擦学数据库已经不能满足机械设计行业应用的需 求。随着计算机互联网技术的迅速发展，人们已经逐渐习惯通过网络寻求直接的知识资 源。所以，建立基于i n t e r n e t 的摩擦学知识资源系统( 摩擦学网络数据库) 已经成为 国际摩擦学界十分关注的课题。 1 3 1 1 国外摩擦学及其相关网络数据库建设概况 美国、德国、日本、英国等工业发达国家口前都已经建立了各自不同类型的网络摩 擦学数据库。根据这些网站能够提供的主要资源内容町以把其大致分为数据类网络数据 库和知识性网络数据库两类。 ( 1 ) 数据类网络数据库 比较有代表性的如德国b a m 开发出的包含1 5 ，0 0 0 条数据记录的数字化摩擦学数据 采集系统( h t t p ：w w w b a m ，d e ，图i - 3 ) ，用它可以查询满足摩擦学性能要求的材料。 用户可以方便快捷地搜寻、检索并打印两配副材料的数据信息。可以对所有己列出的材 料的摩擦学特性进行直接比较；同时还对相关数据进行搜集并输进一个标准化的表格 ( 数据模型) ，表格几乎涵盖了所有用摩擦学设备检测到的材料特性，它希望通过不断 h m m - 一目_ 。 “1 1 e 1 + 岫d a ” 黜呻善笋凹；兰等等兽皇塑咀卫 瓦百i ；习瓦i ；r 1 ：= 掌”i 鲁蔫8 9 l _ 1 篱岩等芎” - r 叵百；r 1 盎：y 篱警g ! 。1 等等等口4 刁 f i 司；习i ；i ；r 1 器紫_ | 毫掣竺竽等等竺：笋氅吐刁 - f ；z ；j ：= = ：= 譬= i 1 - ! ! 巴皇鬯- 兰苎皇到! ! ! ! 苎! j 图1 3 德国b a m 网络数据库数据采集标准化表格界面 机械科学研宄总院硕十学能论文第帝绪沈 的精确定义和完善，引导科学家和工程师互动，对他们的摩擦学试验和结果进行更加完 整和广泛的组织、整理然后加以公布，从而进一步丰富摩擦学数据库。 美国v i r g i n i a ，b l a c k s b u r g ，a u t o m a t i o nc r e a t i o n s ，i n c 建设的m a t w e b 站点 ( h t t p ：踟m a t w e b c o m ，图卜4 ) 也可以提供材料的部分摩擦学性能数据，该网站 的优势是其数据的共享是免费的，它仅是通过为诸如s o l i d w o r k s 、a l g o r 等著名设计， 分析软件公司提供广告服务来获取利润。 图i - 4m a t w e b 喇络数据库主页( 中文版) 总部位于荷兰的帝斯曼工程塑料公司( d s me n g i n e e r i n gp l a s t i c s ) 建设的网站 ( h t t p ：w w w d s m c o m ，图卜5 ) 面向网络用户提供有关于工程塑料的摩擦学性能数据 资料。 图i - 5d s m e n g i n e e r i n gp l a s t i c s 公司( 中文版) 站点提供的a m i t e 姆料耐磨性能数据 另外，一些摩擦学方面的在线期刊、站点提供有部分摩擦学方面的论文资源，比如： 摹丁网络技术的摩擦学致掘资源煎享平台建设机械科学研究总院颀十学位 皂文 i n d u s t r i a ll u b r i c a t i o na n dt r i b o l o g y 期刊、i n t e r n a t i o n a lt r i b o l o g yc o u n c i l 站点，以及g o o g l e 等搜索网站也可以搜索到有关摩擦学方而的论文、数据资料等。 ( 2 ) 知识性网络数据库 仅介绍摩擦学知识的网络数据库比较多，比如润滑油方面的网络数据库就有： 壳牌( s h e l l ) 石油公司在网站t ( h t t p ：w 聊s h e l l c o m ) 提供有部分产品基本参 数( 图卜7 ) ，在其中囝分公司统一润滑油公司网站( b ! e ；! 璺型：! y b j ：q ) 上也包含 有类似的内容。 图i 7s h e l l 牌润滑油公司网站免费资源汽车用油数据搜索界面 美国埃克森( e x x o n ) 美孚石油公司中心网站( h t t p ：刑e x x o n m o b i l c o m ) 也提 供有部分润滑油产品的基本参数。 德同亚拉机油公司网站( h t t p ：w 删1 u b r i c h e m c o m t w a r a l i n d e x h t m l ) 能够 提供的润滑知识资源比较丰富，也开设有中文版喇站，虽然是繁体版，但浏览起来还是 比较方便的。 图i - l o ( a ) t d b o l o g y a b e 关于引擎润滑知识 图1 - 1 0 ( b ) 有关磨损、疲劳等方面知识专题 机械科学研究总院硕+ 学似硷文 第芾绪论 服务器位于英国的t r i b 0 1 0 9 y a b c 站点是一个比较专业的介绍摩擦磨损润滑方而 知识和产品的网站( b ! ! p ；! 曼竺：! e i 虹! ! g y = 坠：q 婴，图卜1 0 ( a ) 、( b ) ) 。这个网站 对摩擦学各方面的知识都有涉及，而且相当深入，比如对引擎润滑知识的说明，对磨损、 疲劳等方面开设的专题等等。 虽然，国外摩擦学方面的这些知识性专业网站已经建立较多，但是，其提供的数据 有非常明确的商业目的，一般都仅限于推介自己公司的产品，局限性较强，数据量有限， 能够满足低端用户的科普要求，很难应对摩擦学设计和摩擦学研究的高端用户需求。 1 3 1 2 国内摩擦学及其相关网络数据库建设概况 国内，自1 9 8 9 年由机械工程学会摩擦学专业委员会主持召开我国第一次“摩擦学 设计研讨会”以来，摩擦学知识已经不断渗入产品设计人员的创作之中。摩擦学数据库 方面的建设也慢慢开展起来。国内比较有代表性的如原机械工业部武汉材料保护研究所 图l - l l ( a ) 武汉材料保护研究所等单位开发的单机版摩擦学数据库界面 图l lf i b ) 材料与制造综合信息服务平台站点摩擦润滑数据访问界面 9 基r 网络技术的摩擦学致掘资源北孛1 7 台建设机械科学研充总院顾十学仲论文 联合西安交通大学、广州机床研究所等单位共同建设的包括常规材料常规条件摩擦磨损 试验数据和部分辅助设计知识的单机版摩擦学数据库( 图1 - 11 ( a ) ) 。建成之时，在国 内外还有一定的知名度，在一定程度和时期内，满足了社会需求。经过部分单位的网络 化改造( b ! ! e ；2 2 1 ：2 1 ：! 塾：18 q 丝 d e f a u l t a s p ，图卜1 1 ( b ) ) ，到目i j i 为止它仍然 是我国为数不多的提供摩擦学设计资源知识获取的网络数据之一。 图1 1 2 长城润滑油有限公司网站提供的a t f 自动传动液数据与润滑知识数据界面 国内一些主要润滑油公司的网站上也提供有部分润滑方面的资源。因为，国外润 滑油公司基于知识产权和技术垄断等方面的考虑，国内用户一般不容易从它们的站点上 获得详实的数据资料：比较而言，国内的单位和公司这方面做的就比较深入一些，数据 会更加具体，实用的知识材料也更加丰富。比如我国长城润滑油有限公司网站 ( h t t p ：w w s i n o l u b e c o m ) 提供的润滑油性能参数就全面些( 图1 - 1 2 ) 。 建立基于网络的摩擦、磨损、润滑设计数据资源既是现代设计发展的需求，也是摩 擦学工作者的愿望。由中国摩擦学工作者个人在国外建设的摩擦学网站已经出现，如： t r i b o c h i n a ( h t t p ：w 唧t r i b o c h i b a c o m ，图1 - 1 3 ) 。虽然它主要仪提供。个交流和 发布摩擦学信息的平台，具体的数据资源不多，但却充分反映出基于网络的摩擦学资源 o 图1 1 3t r i b o c h i n a 网站( 中文版) 访问界面 图l 1 4 教育部现代设引网站访问界面 机械科学研究总院硕十学他论文 第带绪论 建歧的重要性和迫切性。 另外，合肥工业大学摩擦学研究所曾经在国家自然科学基金的支持下开展过润滑脂 摩擦学数据库研究，但数据库没有向社会共享。由谢友柏院士倡导的现代设计与产品研 究开发网络( h t t p ：c h i n a m o d e r n d e s i g n , c o m ，图卜1 4 ) 正努力发掘摩擦学设计 相关资源，也尝试着提供部分与摩擦学设计相关的数据库链结。 其他相关网站还有诸如超星、万方、维普等数据库所提供的电子图书资源：中国润 滑油网、中国润滑油咨询网和中国现代制造网等站点开设的润滑油专栏；以及摩擦学学 会、摩擦学国家重点实验室、固体润滑国家重点实验室等单位的主页包含的摩擦学方面 的信息知识。 在我国制造业还处于粗放式发展模式的阶段。摩擦学知识及应用方面的需求表现得 更为迫切。但是国内工业网络数据库包括摩擦学网络数据库的建设相比国外却明显偏 少，差距很大有鉴于此，我国于2 0 0 1 年启动的国家科技数据共享工程中就包含有摩 ， 擦学相关课题，本共享工程旨在国家层面统筹规划各学科领域和各行业范畴的科技数据 库和共享服务网的建设，应用现代信息技术，整合、集成和完善全社会的科技数据资源， 建设跨行业、跨地区、跨学科、多层次、分布式的国家科技数据共享服务体系，以大幅 度提高我国科技数据的管理与共享水平，为科学研究和科技创新提供强有力的支持。由 武汉材料保护研究所承担的摩擦学相关课题是2 0 0 5 年周家科技部确定的4 3 个基础条件 ，。 平台建设大项之一，先进制造与自动化科学数据共享网项目的一个于项目一一摩擦学设 计数据资源建设。 本文将在第二、三、四章中详细阐述摩擦学设计嘲络数据资源项目( 即先进制造与 自动化科学数据共享摩擦磨损润滑设计数据资源9 。4 ) 的建设过程。 1 3 2 基于网络的摩擦学设计专家系统 在工程应用中，应用最普遍的，也最依赖数据库知识的就要数解决各种问题的专家 系统了。专家系统是用基于知识的程序设计方法建立起来的计算机系统它综合集成了 某个特殊领域专家的知识和经验，能像人类专家那样运用这些知识，通过推理模拟人类 专家做出决定的过程，来解决人类专家才能解决的复杂问题i2 9 1 。 从6 0 年代到8 0 年代的2 0 多年里，专家系统渗透到几乎各个领域，包括化学、数 学、物理、生物、医学，农业、气象、地质勘探、军事、工程技术、法律、商业，空间 技术、自动控制、计算机设计和制造等众多领域，开发了几千个的专家系统，其中不少 基丁网络技术的摩擦学数据资源赶亨r 台建设机械科学研究总院顾十学1 、7 _ 论文 在功能上已达到，甚至超过同领域中人类专家的水平，并在实际应用中产生了巨大的经 济效益嗍 进入8 0 年代，人们对专家系统有了新的认识专家系统研究进入高速发展阶段， 专家系统在工业中的应用进步神速。另外，人们还十分注重专家系统新技术的采用。随 着自动化技术的进一步发展，计算机应用水平