4月28日，重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室，技術(shù)人員正在調(diào)試機器人手臂彈琴。

本組照片由首席記者龍帆攝/視覺重慶

4月28日，重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室，技術(shù)人員正在測量不同型號的水潤滑軸承。該材料具有較好的自滑性和優(yōu)良的抗摩擦性。

4月28日，重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室，展示的側(cè)隙可調(diào)式平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動副。

四月二十八日，重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室，關(guān)鍵零部件研制中心，技術(shù)人員正在安裝齒輪進行加工。

優(yōu)美的鋼琴曲《致愛麗絲》從實驗室傳來，一只會彈鋼琴的機械手，正靈活地在鍵盤上彈奏。

這是機械與藝術(shù)的完美結(jié)合，優(yōu)雅而和諧的動作是依靠機器人關(guān)節(jié)減速器提供動力傳遞與運動變換來實現(xiàn)。高精度、高承載、輕量化、高可靠、長壽命的減速器是工業(yè)機器人的核心基礎(chǔ)部件。

類似這樣的創(chuàng)新，如復(fù)雜曲面齒輪的精密數(shù)控機床、航空葉片制造裝備、用水潤滑的軸承、非圓形的齒輪等……這些先進設(shè)計制造技術(shù)及裝備，在機械傳動國家重點實驗室還有很多。

在機械領(lǐng)域，各種機械的運動90%靠齒輪傳動。作為全球齒輪傳動領(lǐng)域的四大研究機構(gòu)之一，機械傳動國家重點實驗室有怎樣的獨門絕技？5月7日，重慶日報記者走進實驗室一探究竟。

揭示復(fù)雜傳動零部件的原理、設(shè)計理論

創(chuàng)新思維引領(lǐng)重慶大學(xué)機械人不斷突破

機械傳動國家重點實驗室位于重慶大學(xué)A區(qū)民主湖畔。這是一棟5層的實驗樓。大廳兩側(cè)的展板展示了實驗室的發(fā)展歷程、成果及團隊。

“實驗室的發(fā)展經(jīng)歷了機械化、信息化、智能化的過程?！睂嶒炇腋敝魅紊垡忝舾嬖V重慶日報記者，在上世紀80年代，成立之初的實驗室還處于“解決有無”的階段。

就是那一時期，重慶大學(xué)老一輩機械傳動研究工作者，靠著長期潛心刻苦鉆研、深入企業(yè)加工現(xiàn)場實踐，破解了齒輪傳動最復(fù)雜的零部件——弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的設(shè)計制造技術(shù)，于1986年獲國家教委科技進步一等獎，成果廣泛應(yīng)用于汽車、航空、船舶、機床、工程機械等行業(yè)中。

實驗室攻克的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿技術(shù)，是軋鋼機、鉆井平臺、軌道交通等重型機械裝備的關(guān)鍵技術(shù)。這個用平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿技術(shù)生產(chǎn)的蝸輪和蝸桿，如今作為展品仍然放置在精密傳動系統(tǒng)實驗室。

記者在精密傳動系統(tǒng)實驗室，看見了這個直徑約一米的變齒厚蝸輪，旁邊放置著與之嚙合的環(huán)面蝸桿。

“作為機械傳動領(lǐng)域的關(guān)鍵元件，齒輪依靠連續(xù)嚙合傳遞運動和動力?！鄙垡忝艚忉?，在設(shè)備安裝調(diào)試中，要把性能調(diào)到最優(yōu)狀態(tài)，需要傳動副之間嚙合更精確。

平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿技術(shù)的創(chuàng)新之處在于——在傳動副中心距不變的情況下，通過齒面設(shè)計與蝸輪軸向移動達到消除間隙、實現(xiàn)精密傳動的效果。這個巧妙的構(gòu)思，獲得了尤利卡世界發(fā)明博覽會金獎。

還有實驗室發(fā)明的“曲線零件”新制造方法，采用直線和旋轉(zhuǎn)運動的空間組合來產(chǎn)生各種曲線，實現(xiàn)普通機床上加工特形零件的重大突破，獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，并在國內(nèi)數(shù)百家公司得到推廣和應(yīng)用。

近年來，在前沿基礎(chǔ)理論研究部分，實驗室首次發(fā)現(xiàn)了光機電多物理場耦合的光擾曲電現(xiàn)象，獲取迄今為止最大擾曲電系數(shù)，打破世界紀錄；提出機械傳動內(nèi)激勵機理及接觸界面動力學(xué)理論，該理論的提出者獲國際學(xué)術(shù)組織成就獎，這是該組織成立34年來首次頒發(fā)該獎項。

歷經(jīng)多年發(fā)展，實驗室部分成果已處于國際領(lǐng)跑水平，如應(yīng)用實驗室成果研發(fā)的兆瓦級風(fēng)電齒輪箱批量出口歐美等地；發(fā)明并制造的水潤滑橡膠合金軸承系列產(chǎn)品，應(yīng)用于艦船推進系統(tǒng)與航空航天裝備。

人機物融合的研究

通過附加在零件上的芯片讓零件變得智能

大廳左右兩邊的通道是各種功能的實驗室，里面研發(fā)出的各種齒輪、機械零部件，廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)力發(fā)電、汽車及軌道交通等領(lǐng)域。

隨著智能化時代的到來，實驗室也致力于讓機械零部件變得越來越“聰明”。

“低碳化、信息化、智能化是全球汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，動力傳動系統(tǒng)是實現(xiàn)該需求的關(guān)鍵核心技術(shù)所在?！痹搶嶒炇已芯繄F隊相關(guān)負責(zé)人介紹，實驗室研發(fā)的各種自動變速器和輕/中/重度混合動力技術(shù)，形成并研制出一代代的自動變速器和混合動力產(chǎn)品，成果應(yīng)用到各大汽車企業(yè)。

實驗室針對高性能齒輪精密制造，攻克了復(fù)雜修形齒輪精密制造難題，在國內(nèi)率先研發(fā)出具有齒面扭曲消減、柔性修形等功能的磨齒機、大規(guī)格精密滾齒機等；為實現(xiàn)高性能復(fù)雜零部件智能制造，實驗室從方法、技術(shù)、裝備等方面創(chuàng)新，發(fā)明了七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削技術(shù)與裝備，研制超大型選擇性激光熔化裝備，建立數(shù)控機床可靠性管理體系，研發(fā)出齒輪自動化加工智能化監(jiān)控與管理系統(tǒng)、機床裝備云制造服務(wù)平臺等智能制造關(guān)鍵技術(shù)。

“隨著‘智’造時代的到來，高端裝備更需要進行人機物融合的研究——即把計算機的存儲能力、計算能力與人的思考能力有機結(jié)合，通過附加在零件上的芯片讓零件變得智能。”該負責(zé)人介紹，下一步，實驗室將運用人機共融、智能感知、數(shù)字孿生等智能化新技術(shù)，在裝備上構(gòu)建信息交互系統(tǒng)、開發(fā)遠程/無人運維功能等，讓每個零件能“交流”、會“說話”，從而讓裝備開發(fā)和運行更高效、更智能。

推動環(huán)保事業(yè)

用水替代礦物油作為潤滑劑

在實驗樓背后的重慶市機電傳動與智能控制工程技術(shù)研究中心里，堆放著不少黃色的銅管和橡膠的復(fù)合件，旁邊還堆放著各種模具和成形設(shè)備。

這些銅管和橡膠的復(fù)合件就是經(jīng)過170度高溫生產(chǎn)出來的水潤滑軸承。這是做什么用的？

據(jù)介紹，軸承是建造大型船舶必須的傳動與支撐部件。常規(guī)的金屬軸承必須使用潤滑油，但礦物油不可再生，如果泄露將污染江河湖海。因此，在北美、歐洲都制定了標(biāo)準(zhǔn)，嚴禁在江河湖海中使用油潤滑金屬艉軸承。

王家序教授帶領(lǐng)的團隊，歷時五六年創(chuàng)造性地研發(fā)出水潤滑軸承。這些大大小小的水潤滑軸承，由金屬銅管外殼和橡膠內(nèi)襯組成。團隊的創(chuàng)新之處在于：橡膠內(nèi)襯由特殊的配方制成，這種橡膠能夠與水很好的結(jié)合，使軸承運轉(zhuǎn)時能夠形成水膜；在水潤滑軸承的內(nèi)部，有6-8道圓弧凹槽，能夠進一步促進水膜的形成，同時還具有排沙功能。他們還發(fā)明了一種高強度粘接劑，這種粘接劑在170℃和18MPa（兆帕）的高溫高壓下，能使橡膠與銅管緊密粘接在一起。

如今，該團隊已發(fā)明并研制出600多個規(guī)格的新型高性能傳動件及系統(tǒng)，推廣應(yīng)用于船舶、機械、石油、化工等領(lǐng)域，出口北美、歐洲和東南亞等30多個國家，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和國際化。

由于該類產(chǎn)品解決了船舶艉軸油污染水環(huán)境的重大難題，被批準(zhǔn)為國家重點新產(chǎn)品，“水潤滑動密封非金屬軸承裝置”成果獲國家技術(shù)發(fā)明獎三等獎，“基于新型工程復(fù)合材料的高效傳動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”成果獲國家科技進步獎二等獎，并被中國機械工程學(xué)會和國家自然科學(xué)基金委員會評為機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)九大進展之一。

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