隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，高精齒輪作為核心傳動部件，在航空、汽車、船舶、風(fēng)電等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。3月28至29日，在湖北省十堰市舉行的第六屆高精齒輪制造技術(shù)研討會，探討電動化浪潮下高精度齒輪制造前沿技術(shù)，迎接新質(zhì)生產(chǎn)力需求下的挑戰(zhàn)與機遇，為推動齒輪行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入新的動力。

中國機械工業(yè)聯(lián)合會總工程師、中國機電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會理事長李燕霞指出，隨著科技的不斷進(jìn)步和工業(yè)的快速發(fā)展，高精齒輪制造技術(shù)將繼續(xù)保持其領(lǐng)先地位并持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，這些關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用將為高精齒輪制造帶來更加美好的未來，同時也將推動整個工業(yè)制造領(lǐng)域向更高水平邁進(jìn)。

中國機電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會機械傳動分會秘書長、齒輪傳動全媒體平臺總經(jīng)理杜三龍表示，發(fā)展之計：合則強，孤則弱。我國齒輪行業(yè)高效發(fā)展離不開業(yè)務(wù)、市場、用戶三者之間的緊密結(jié)合，齒輪傳動全媒體服務(wù)平臺一直本著搭好臺服好務(wù)的宗旨，為齒輪行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

未來制造出的齒輪將精度更高、質(zhì)量更好、過程更穩(wěn)定

作為機械傳動系統(tǒng)中的重要組成部分，高精齒輪需求日益增加，對其質(zhì)量、性能的要求也在不斷提高，應(yīng)用場景也越來越貼近人們生活之中，比如機器人行業(yè)。教育部長江學(xué)者特聘教授、國家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專家委員會委員石照耀表示，機器人將如同汽車一樣存在，而且應(yīng)用越來越廣闊，機器人與汽車在技術(shù)上正在趨同，仿真機器人時代加速到來。他說，我國齒輪產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成將發(fā)生歷史性改變，即由傳統(tǒng)的工業(yè)齒輪、汽車齒輪向未來的機器人精密減速器轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)從傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域“額定驅(qū)動”轉(zhuǎn)變?yōu)閯側(cè)狁詈稀氨l(fā)驅(qū)動”，機器人精密減速器占比將超過汽車減速器。

李燕霞認(rèn)為，隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，高精齒輪制造涉及精密加工、熱處理、表面處理等復(fù)雜工藝，技術(shù)門檻較高。同時，隨著產(chǎn)品性能要求的提升，對齒輪的精度、耐磨性、壽命等提出了更高的要求，使得技術(shù)難度進(jìn)一步加大，因此要共同探討高精齒輪制造發(fā)展大計。蘇州哈勒智能裝備有限公司常務(wù)副總經(jīng)理張明告訴中國工業(yè)報記者，齒輪加工是一項復(fù)雜的工程，每一個步驟都是一個專業(yè)，但我國齒輪技術(shù)不如國外，應(yīng)該進(jìn)一步加強產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，研制齒輪產(chǎn)業(yè)鏈新技術(shù)、新成果、新工藝。

據(jù)介紹，重型多檔自動變速箱制造技術(shù)是汽車工業(yè)和重型機械制造業(yè)的重要組成部分。東風(fēng)龍擎動力有限公司首席工程師朱海濤認(rèn)為，重型多檔自動變速箱制造技術(shù)通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量提升，可以提高車輛和設(shè)備的運行效率和經(jīng)濟(jì)性的同時，為社會創(chuàng)造更大的價值。隨著重型多檔自動變速箱的制造技術(shù)也在不斷發(fā)展。未來，制造技術(shù)將更加注重環(huán)保、節(jié)能、智能化等方面的發(fā)展，以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求和市場需求。同時，隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，重型多檔自動變速箱的性能和可靠性也將得到進(jìn)一步提升。

隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，齒輪制造不僅要滿足齒輪各個參數(shù)的精度等級要求，而且需要根據(jù)產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程中各種試驗驗正的狀態(tài)，對齒輪齒面進(jìn)行必要的修正和糾正，但對于齒輪等承受“交變應(yīng)力”的零部件，要考慮如何通過調(diào)整“殘余應(yīng)力”狀態(tài)來提高零部件的疲勞壽命。就破壞而言，金屬材料表面存在“拉應(yīng)力”時比“壓應(yīng)力”要容易得多，金屬材料對拉伸很敏感，這就是金屬材料“拉伸強度”比“壓縮強度”低很多的原因，同時也是金屬材料一般用拉伸強度表示金屬材料性能的原因。

高精度制造技術(shù)是環(huán)面蝸桿傳動制造領(lǐng)域的關(guān)鍵。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院副院長李海濤教授認(rèn)為，隨著全球能源危機和環(huán)保意識的日益增強，高效節(jié)能設(shè)計已成為環(huán)面蝸桿傳動設(shè)計制造的首要趨勢。通過采用先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備、高精度的測量儀器以及嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，確保蝸桿傳動的精度和穩(wěn)定性，通過優(yōu)化傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計、減小傳動損耗、提高傳動效率等多方面；從而延長使用壽命，提高傳動效率。

實際上，齒輪用戶對于齒輪精度要求非常嚴(yán)格。隨著齒輪制造技術(shù)、檢測技術(shù)、控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及制造過程的柔性自動化、數(shù)字信息化和控制智能化的快速推行，未來制造出的齒輪將精度更高、質(zhì)量更好、過程更穩(wěn)定。東風(fēng)汽車技術(shù)中心副總工程師雷君認(rèn)為，齒輪的關(guān)鍵技術(shù)重點基于齒輪仿真設(shè)計、圍繞敏捷制造、高精度檢測分析、臺架測試和整車測試技術(shù)、逐步建立高效齒輪開發(fā)系統(tǒng)，應(yīng)對市場高節(jié)奏的開發(fā)需求。

電動汽車將在輕量化、低能耗、降成本方面持續(xù)迭代升級

當(dāng)前，新能源汽車事關(guān)國家戰(zhàn)略，發(fā)展趨勢已不可逆。雷君分析，我國新能源汽車市場呈現(xiàn)“兩超多強”競爭格局，市場呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，頭部新能源汽車企業(yè)發(fā)展優(yōu)勢愈發(fā)明顯，汽車市場將陷入“混戰(zhàn)”。目前，我國主要電動汽車企業(yè)已在原有純電平臺基礎(chǔ)上開展“進(jìn)化”，未來將在輕量化、低能耗、降成本方面持續(xù)迭代升級，即圍繞電驅(qū)動系統(tǒng)成本、高效、高速、可靠等開發(fā)需求，純電動汽車減速器在技術(shù)趨勢上將向兩檔化、低摩擦、平臺化、集成化方向發(fā)展。

“新能源電驅(qū)動系統(tǒng)基于高性能和低成本導(dǎo)向，總體呈現(xiàn)出高壓化、平臺化、集成化、高速化、高效化、分布式發(fā)展趨勢，電驅(qū)動系統(tǒng)平臺化技術(shù)重點圍繞關(guān)鍵共性技術(shù)，提高電機驅(qū)動系統(tǒng)效率、功率密度、震動、安全性與可靠性。”雷君表示。

電驅(qū)動系統(tǒng)作為新能源汽車核心技術(shù)之一，服役要求“高轉(zhuǎn)速、高效率、低噪音、長壽命、輕量化”，對高速齒輪傳動震動性能提出了巨大挑戰(zhàn)。張明認(rèn)為，隨著電動汽車行業(yè)的高速發(fā)展，我國對電動汽車減速器齒輪設(shè)計和加工要求日益提高，特別表現(xiàn)在對減速器震動以及齒輪強度要求上，原因是通常電動汽車減速器齒輪比一般燃油汽車減速器齒輪運營轉(zhuǎn)速要高得多，甚至超過一個數(shù)量級。

據(jù)分析，高轉(zhuǎn)速是電動汽車減速器的顯著特點，對與電動車減速器齒輪設(shè)計和制造提出了更高要求，特別是多噪聲、震動、齒根疲勞強度等。精密減速器技術(shù)作為現(xiàn)代機械傳動的重要組成部分，其獨特的傳動原理和結(jié)構(gòu)特點使其在各種應(yīng)用場景中都能發(fā)揮出卓越的性能。無論是行星減速器的高效傳動，還是諧波減速器的精確控制，亦或是蝸輪蝸桿減速器的穩(wěn)定性能，它們都在各自的領(lǐng)域中展現(xiàn)出了無與倫比的優(yōu)勢。在全球制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，機器人精密減速器市場正面臨著前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

齒輪產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域額定驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閯側(cè)狁詈媳l(fā)驅(qū)動

齒輪傳動作為機械傳動的主要零部件，擁有高質(zhì)量齒輪對于機械傳動的平穩(wěn)性起到非常大的作用，因此要精雕細(xì)琢機械傳動之極致，研發(fā)新設(shè)備、新技術(shù)、新材料，助力中國工業(yè)。2024年以來，我國實施“大規(guī)模設(shè)備更新”既是培育新質(zhì)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，也是推動產(chǎn)業(yè)煥新升級的重要途經(jīng)。陜西理工大學(xué)教授魏偉鋒認(rèn)為，理想的齒輪與現(xiàn)實的齒輪之間存在制造誤差，因此要拉近理想與現(xiàn)實的距離。

齒輪作為機械設(shè)備中的關(guān)鍵傳動元件，其性能要求越來越高。特別是在高速、高精度、低噪音等應(yīng)用領(lǐng)域，齒輪的質(zhì)量和性能直接關(guān)系到設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性。因此，高速低噪齒輪的精密磨削技術(shù)成為了現(xiàn)代制造技術(shù)中的一項重要研究內(nèi)容。重慶大學(xué)高端裝備機械傳動全國重點實驗室二級教授李國龍認(rèn)為，高速低噪齒輪的精密磨削技術(shù)通過不斷優(yōu)化磨削工藝、選擇合適的磨削設(shè)備和砂輪、控制熱變形和振動等措施，可以實現(xiàn)齒輪的高效、高精度、低噪音磨削。寶雞艾必希精密工具有限公司總經(jīng)理陳占波對中國工業(yè)報記者表示，我國齒輪行業(yè)與國外相比，材料和工藝都跟不上。“由于國內(nèi)用戶圖價格便宜，導(dǎo)致齒輪行業(yè)即使有技術(shù)，也沒有市場。”陳占波說。

在汽車行業(yè)，齒輪屬于汽車傳動核心零部件，如果失效將會喪失齒輪的力矩傳遞功能，汽車就不能正常行駛。但值得注意的是，新能源汽車車型每年一個或多個車型更新迭代，而且齒輪小、多品種，要求新能源汽車齒輪產(chǎn)品性能動心、價格貼心、質(zhì)量放心，目前齒輪制造商正在積極分析齒輪加工精度的影響因素，以此提高齒輪的質(zhì)量。西安交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師毛世民分析，我國電動汽車發(fā)展趨勢是高安全、高性能、低電耗、低成本、小尺寸、輕量化，而電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)要求高度集成、高功率密度、高散熱效率、高峰值扭矩、高效率、低噪音、高壓、高速等，齒輪傳動系統(tǒng)就必須達(dá)到高速度、低噪音、低成本、高可靠、高功率密度。

事實上，新能源汽車機械結(jié)構(gòu)較為簡單，省卻了傳統(tǒng)汽車復(fù)雜的降噪音措施，將降噪音關(guān)注點轉(zhuǎn)為為數(shù)不多的機械傳動部件。過去幾年，電動汽車與機器人是兩大“風(fēng)口”，未來仍將是產(chǎn)業(yè)重點，但是機器人概念上被炒作，技術(shù)難度被低估，商業(yè)價值被高估。