2010-3-1 李克美
电子部谐波传动减速器系列标准的制定工作(2稿)为我国谐波传动技术的发展及推广应用奠定了基础。
当全国人民热烈庆祝我国“神舟号”系列飞船圆满地完成了载人航天飞行及太空行走任务时,我国从事谐波传动的科技人员心情格外激动,想到我国的谐波传动技术,经过几十年来我国三代科技人员的辛勤研制和创新,终于在我国航天领域及国民经济的许多部门发挥了作用,我们所取得的成果,也离不开多年来关心支持我国谐波传动技术创新和成果推广应用的老前辈、老领导。其中原电子工业部科技司总工程师罗沛霖,对我国谐波传动技术发展作出了重大贡献,在他的支持下,我国研制成功了第一批谐波传动减速器系列产品,制定了中华人民共和国电子工业部单级谐波传动齿轮减速器系列产品的部级标准,于1985年12月5日发布,以后在此基础上完成了“谐波传动减速器中华人民共和国国家标准(代号:GB/T 14118-93)”。
谐波传动技术是随着上世纪五十年代末期航天技术的发展由美国人发明的新型传动技术,它是利用弹性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的。与传统的机械传动相比,具有传动比大(单级减速比到几百,内啮复波谐波传动可达十几万)、多齿啮合、体积小、重量轻、精度高、承载能力大、传动效率高、传动平稳、节能节材、可向密封空间传递运动等多种优点。
国外早已将谐波传动应用在航空航天、工业机器人、电子工业、机床、仪器仪表、印刷包装机械、医疗器械、食品加工、石油化工机械等各个领域。
我国科技人员从事谐波传动技术的研究工作起步较早,六十年代初期上海纺织科学院孙伟工程师就开始研制谐波传动。六十年代末期电子工业部14所与南京大桥机器厂科技人员就开始为向阳红五号军舰气象雷达天线方位俯仰驱动机构研制谐波传动减速器。七十年代初期电子工业部下属761厂、29所、17所、19所、20所、702厂、上海无线电厂,航天系统的699厂、13所、15所等多个单位都迫切需要谐波传动减速器,作为雷达天线方位俯仰、电台的调谐机构及单晶炉等专用设备的驱动机构。但当时我国没有专业化研制生产谐波传动产品的单位,更没有谐波传动标准系列产品, 各个需采用谐波传动产品的单位只能自行设计试制,虽然研制成功了一些产品,由于是分散的各自研制,产品不成系列,限制了谐波传动技术的发展和推广。
70年代末期,北京的一些科技人员在市科协主席田夫等老同志积极组织领导下,联合国内有关厂、所、院校的科技人员、教授从事谐波传动基础理论研究工作,利用我国现有的渐开线小模数齿轮标准刀具,对谐波传动啮合参数的计算方法进行研究,建立了数学模型,取得了成功,为谐波传动减速器标准化系列的研制工作创造了条件,当时迫切需要的是进行此项工作的组织和经费。
1980年原电子工业部科技司罗沛霖总工程师高度重视此项谐波传动标准系列研制工作。他决定由电子工业部标准化所牵头,成立专门的工作组,由电子部下属761厂担任组长单位,电子部14所任副组长单位,由下属702厂生产样机,同时联合北京市谐波传动学组及全国19个正在各自试制开发谐波传动产品的厂、所、院校单位,成立了我国第一个单级谐波传动齿轮减速器标准化系列工作组,并由电子工业部为该项目提供了145万元专项科研费。还委派科技司姚汝平同志直接参加与指导。罗沛霖总工还经常亲自检查和关心标准化工作组的工作。
标准化工作组全体科技人员发扬了艰苦奋斗、顽强拼搏、开拓创新、为国争光的精神,通过5年奋战,其中3年在全国分四个定点单位同时对标准系列产品分型号进行了全面性能试验,包括精度测试、传动效率测试、扭转刚度测试、在额定负载额定输入转速下连续运转1×108,连续工作500小时的耐疲劳寿命试验以及超载试验,终于达到了国际同类标准系列产品的主要技术指标,使我国成为当时世界上继美国、日本、俄罗斯三国之后的第四个具有谐波传动标准系列的国家。
当我们将我国的谐波传动齿轮减速器标准化系列样本寄给美国谐波传动发明人C.W.Musser先生时,他热情来信祝贺我国取得的成功,并欢迎我们参观他的实验室。
电子工业部单级谐波传动齿轮减速器标准系列科技成果,1986年分别荣获电子工业部、国防科工委科技进步一等奖,国家科技进步二等奖。
1986年标准化工作组派代表出席了中国科协第三次全国代表大会,受到邓小平及国家领导人接见。
由于电子部谐波传动减速器标准系列工作完成,在此基础上很快研究成功:“中华人民共和国单极谐波传动齿轮减速器国家标准”(代号GB/T14118-93),并于1993年在全国推广实施。
电子部单极谐波传动减速器标准化工作完成,对促进我国谐波传动技术实现科学地、可持续地发展,对我国谐波传动技术的广泛推广应用起了很大作用。具体贡献在以下几个方面。
一、 部标工作组的成立使我国有了一个为谐波传动技术的发展进行联合攻关的核心技术队伍,此后在原国防科工委后勤部杨恬部长支持下,组织了国家“七五”科技攻关队伍,于1986年至1990年期间胜利完成了“工业机器人高精度谐波传动减速器系列产品”,该项目主要技术指标达到当时国际同类产品水平。并获得了国家“七五”科技攻关重大成果奖,国防科工委、机械工业部科技进步一等奖,攻关组代表还受到江泽民主席及其他国家领导人的接见。
二、 在标准化系列产品成果基础上,实现集成创新,跨越式发展,促进了我国谐波传动在航天技术领域中的应用。
由于有了标准化系列产品,从1993年开始,利用原标准化工作组核心技术人员队伍与中科院兰州化物所联合攻关,将摩擦学与柔性传动精密机械技术集成创新,为我国神州1号至7号系列飞船的太阳帆板驱动机构,研制成功世界先进的全固体润滑的谐波传动减速器,圆满地完成了载人航天飞行任务。“应用在神舟5号飞船的固体润滑谐波传动减速器”2004年荣获机械科学技术进步一等奖。从此拓开了我国谐波传动技术在各种航天飞行器中的应用。目前已推广应用在通讯卫星、导航卫星、侦察卫星、气象卫星、中继卫星以及空间站等各种航天飞行器中,为我国节约了航天飞行器研制费数亿元,并且工信部现已将谐波传动批准为航天飞行器中的关键配套部件。
三、 利用标准化系列产品核心技术啮合参数计算方法——“利用渐开线变位齿廓进行啮合参数计算”进行再创新,根据波发生器装在柔轮中使柔轮各截面产生了不同的径向变形系数来进行计算啮合参数,研究成功:“渐开线齿廓三维修形的谐波传动”,获得了发明专利(专利号:ZL200610127982.6),利用此发明专利研制成功我国“新齿形短筒柔轮谐波传动减速器系列产品”,为我国二代谐波传动标准化系列产品的发展和推广应用打下了坚实基础,使我国谐波传动技术实现了可持续创新跨越式发展。
四、 通过部标任务的完成为我国谐波传动技术培养了一批技术创新人才队伍。这一批技术创新人才队伍,对完成我国“七五”攻关任务,拓开谐波传动技术在航天技术领域的应用,以及二代谐波传动标准产品系列研发工作的成功和在全国推广应用起到了关键重要作用。
五、 在原国家计委领导人邹家华同志和原机械工业部何光远部长支持下,我国原电子工业部标准化工作组的核心骨干人员以及全国多年从事谐波传动的科技人员、专家、教授成立了北京中技克美谐波传动有限责任公司,并于1998年建成了“谐波传动国家重点工业性试验项目(基地)”,同时国家科技部又批准该公司为“国家谐波传动技术研究推广中心”。为我国将谐波传动标准化系列产品成果加速产业化,加速推广应用打下了坚实的基础。
六、 单级谐波传动减速器标准系列产品成果的取得,使我国逐步实现了谐波传动技术广的广泛应用,在国民经济、国防建设各个领域创造了较大社会经济效益。
谐波传动标准系列产品现已广泛应用在航空航天领域,以及电子工业(雷达天线方位俯仰的驱动机构、单晶炉拉制单晶驱动机构)、机床工业、仪器仪表、工业机器人、防爆机器人、印刷包装机械(彩喷机、表格机、瓦楞纸箱开槽机)、医疗器械、石油化工机械、太阳能发电、纺织机械等各个领域。为提高综合国力,增强国防力量作出了较大贡献。由于我国谐波传动产品具有较优的性价比,还促进了我国谐波传动产品出口创汇。
回顾我国谐波传动技术的发展,我们认为标准化系列产品的研制成功是具有里程碑意义的,想到1980年电子工业部科技司在罗沛霖总工程师领导下坚决支持组织了我国19个厂、所、院校科技人员、专家、教授联合攻关成立了“电子工业部单级谐波传动齿轮减速器”标准化工作组,我们深感罗沛霖同志当时的决策无比正确,正是他当年确立并批准了该项目的立项,才导致如今我国谐波传动技术的发展硕果累累。我们这些多年从事谐波传动技术创新,产业化及推广应用的科技人员,都非常感谢罗沛霖同志以及几十年来和我们并肩战斗的支持关心我国谐波传动技术发展的老领导、老同志,我们要向他们学习,誓为祖国谐波传动事业奋斗终身。
原“电子工业部谐波传动减速器系列产品工作组”
国家“七五”科技攻关项目
“工业机器人高精度谐波传动减速器系列产品”课题组
2010年3月1日
李克美,中技克美公司副董事长兼总工程师,兼任中国机械工程学会齿轮专业委员会委员。
李克美(百度百科)
諧波傳動減速器(Harmonic Drive)由美國發明家Clarence Walton Musser (1909, Lancaster, Pennsylvania – June 8, 1998) 于1957年創造。
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