讓中國齒輪傳動世界舞臺
—— 記華南理工大學(xué)教授、佛山市二軸半科技有限公司總經(jīng)理陳揚枝

◎ 文 /曹 莉

機械基礎(chǔ)零部件是機械裝置的核心，其中齒輪是實現(xiàn)運動和動力傳遞的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件。

他，作為機械工程專業(yè)的教師，幾十年來一直從事機械基礎(chǔ)零部件的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究及其開發(fā)應(yīng)用，解決了齒輪傳動的若干關(guān)鍵科學(xué)問題，創(chuàng)造出屬于中國人自己的齒輪核心技術(shù)，并且正在致力于其產(chǎn)業(yè)化工作。他，就是華南理工大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院陳揚枝教授。1982年，他懷揣實業(yè)報國夢想考取了天津大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)；此后，他又相繼在浙江大學(xué)完成了機械學(xué)專業(yè)碩士和博士的學(xué)業(yè)，1995年博士畢業(yè)后，他進(jìn)入了華南理工大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院工作，將研究目光逐漸聚焦于新型機械傳動和機電一體化系統(tǒng)研究領(lǐng)域。

發(fā)展，齒輪強則裝備強

齒輪在中國的使用已經(jīng)有兩千多年的歷史。今天，齒輪在風(fēng)電、核電、高速鐵路、航空航天等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，成為現(xiàn)代裝備制造業(yè)和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中不可替代的關(guān)鍵性基礎(chǔ)零部件。

目前國際工業(yè)齒輪行業(yè)每年大約有1600 億美元的市場規(guī)模。2016年，中國齒輪行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)2500億人民幣；高端齒輪產(chǎn)品進(jìn)口達(dá)106.1億美元。盡管中國齒輪行業(yè)產(chǎn)值位居世界第一，但是，行業(yè)大而不強，總體水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)90年代中后期水平，并且還面臨著扭轉(zhuǎn)高端齒輪產(chǎn)品大量依賴進(jìn)口的局面、掌握核心技術(shù)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變增長方式等緊迫任務(wù)。中國工程院趙振業(yè)院士在齒協(xié)2011洛陽技術(shù)年會上曾指出：“我國是世界第二大經(jīng)濟體，是第二大齒輪生產(chǎn)國，但不是齒輪強國，要變成制造強國，必須成為齒輪強國。因為齒輪水平?jīng)Q定一個國家的工業(yè)水平。齒輪已經(jīng)成為我國高端制造的瓶頸。我們必須奮力追趕?！?/p>

目前,劃時代的背景為齒輪行業(yè)帶來了巨大的機遇，這讓陳揚枝無比振奮。

創(chuàng)新，已經(jīng)成為一種使命

我國機械制造業(yè)要實現(xiàn)由大到強的轉(zhuǎn)變，必須從跟蹤走向引領(lǐng)，從模仿走向創(chuàng)新。

隨著科技的不斷進(jìn)步，許多新型機械的使用已經(jīng)不再是傳統(tǒng)動力機械以傳遞大功率和高速度為追求目標(biāo)，而是以微（細(xì)化）、精（確化）、特（殊化）為目標(biāo)，其核心功能之一是實現(xiàn)微小空間內(nèi)小功率傳動或連續(xù)運動傳遞。傳統(tǒng)齒輪因齒數(shù)限制的空間尺寸問題，無法滿足這種要求，尤其無法實現(xiàn)微小空間內(nèi)交叉軸之間的運動或動力傳遞。圍繞齒輪設(shè)計和制造的尺寸限制問題，各國專家展開了深入的研究。

2003年9月至2004年9月，陳揚枝赴英國WARWICK大學(xué)納米技術(shù)與微工程研究中心做訪問學(xué)者。從2003年，他開始密切關(guān)注傳動機械零部位空間最小化設(shè)計問題，2005年研究形成了線齒輪結(jié)構(gòu)雛形，此后陳揚枝提出了空間共軛曲線嚙合理論，并依此理論發(fā)明了一系列線齒輪機構(gòu)及線齒輪變速器，為輕量化和微小化的新型齒輪設(shè)計提供了新的基礎(chǔ)理論工具。各類線齒輪機構(gòu)的最少齒數(shù)都可以達(dá)到1；制造技術(shù)比較簡易，不僅可以按強度條件進(jìn)行設(shè)計，也可以應(yīng)用于常規(guī)工業(yè)傳動，尤其適合于微小空間的中小功率傳動或運動傳遞，如包裝機械、食品機械、儀器儀表、微小型機器人等行業(yè)。

在連續(xù)3項國家自然科學(xué)基金面上項目和其它省部級基金項目以及橫向項目資助下，陳揚枝課題組研究建立了完全不同于傳統(tǒng)齒輪的線齒輪設(shè)計理論體系，包括空間共軛曲線嚙合方程、幾何參數(shù)計算公式、線齒輪彈流潤滑理論與技術(shù)基礎(chǔ)、線齒輪減速器技術(shù)等，目前可以制造常規(guī)尺度的各類線齒輪樣品。依托國家自然科學(xué)基金面上項目“線齒輪副的潤滑理論與技術(shù)基礎(chǔ)”，陳揚枝于2016年開展了線齒輪傳動摩擦學(xué)基礎(chǔ)研究，有關(guān)線齒輪的潤滑理論與技術(shù)、表面涂層技術(shù)等方面仍在不斷深入研究探索中。

2005年，他申請了第一件有關(guān)線齒輪的國內(nèi)發(fā)明專利，迄今他在線齒輪及其減速器技術(shù)上已獲得授權(quán)國內(nèi)專利38件、申請PCT專利4件和美國專利4件（已授權(quán)1件）。2014年，科學(xué)出版社出版了國內(nèi)外第一本《線齒輪》學(xué)術(shù)專著，集中介紹了陳揚枝有關(guān)線齒輪研究的最新理論和應(yīng)用成果。他為我國創(chuàng)立線齒輪機構(gòu)并奠定其理論基礎(chǔ)做出了重要貢獻(xiàn)。

前進(jìn)，讓中國齒輪傳動世界

陳揚枝認(rèn)為，對于工程學(xué)科，學(xué)以致用是理論創(chuàng)新的最終歸途。他努力把自己研究的理論應(yīng)用到實踐中解決工業(yè)生產(chǎn)問題，并促進(jìn)其理論的不斷完善。30多年來，他堅持深入一線與企業(yè)合作，面向國家重大需求，辛勤耕耘在高端裝備的創(chuàng)新研究和工程化開發(fā)領(lǐng)域，并取得了豐碩的成果。2002年獲得霍英東教育基金會第八屆青年教師獎；2017年獲得“創(chuàng)客中國”廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎；已申請或獲得國內(nèi)外專利和軟件著作權(quán)70多件，部分專利成果已經(jīng)完成技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

2017年7月，在廣東佛山南海區(qū)“藍(lán)海人才計劃”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊項目支持下，佛山市二軸半科技有限公司正式成立，陳揚枝任總經(jīng)理，從此，他正式開啟了線齒輪技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化之路，立志將中國創(chuàng)造的線齒輪在中國首先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，把線齒輪產(chǎn)品真正推向世界。目前，公司已經(jīng)成功地研發(fā)出第一代線齒輪專用數(shù)控銑床以及配套的專用數(shù)控機床刀具，申請了4項專用數(shù)控銑床和專用刀具的國家專利。同期，公司還開發(fā)了可望應(yīng)用于輕型機器人的行星線齒輪減速器等產(chǎn)品，為中國基礎(chǔ)零部件產(chǎn)業(yè)培育了寶貴的齒輪行業(yè)的專門人才。2012年以來,陳揚枝主持了特種加工機器人應(yīng)用開發(fā)、高品質(zhì)衛(wèi)生用品自動化生產(chǎn)線裝備開發(fā)、傳動零部件及系統(tǒng)長期可靠性研究等項目，為中廣核、華為、富田精工等行業(yè)名企提供了成功的技術(shù)服務(wù)，相關(guān)成果已經(jīng)應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)實際中。

在醫(yī)用胃腸道診療微機電系統(tǒng)（MEMS）研究開發(fā)方面，微機械傳動零部件也具有廣泛的的應(yīng)用前景。2000年起，陳揚枝在廣東省科技攻關(guān)項目的資助下，開展人體消化道自動給藥微機電系統(tǒng)的開發(fā)研究，作為第一發(fā)明人，發(fā)明了“化學(xué)反應(yīng)氣壓式微膠囊藥物釋放方法及其裝置”和“醫(yī)用微機器人自潤滑新型輪式驅(qū)動方法”，并獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)。

探索，是為了下一個突破

前不久，在第十二屆中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新大會上，陳揚枝憑借在推動中國線齒輪產(chǎn)業(yè)化方面所做的杰出貢獻(xiàn)，榮獲“2018中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎”。在一個個榮譽面前，陳揚枝保持著清醒的頭腦，他心中有著更加宏偉的目標(biāo)：在未來5-10年時間內(nèi)，推動線齒輪及其變速器產(chǎn)品系列化，包括線齒輪專用加工機床等，力爭形成一個中國獨有的新的機械基礎(chǔ)零部件產(chǎn)業(yè)。行業(yè)優(yōu)秀的企業(yè)家們要有立民族之志創(chuàng)世界名牌的氣魄、胸懷和時代責(zé)任感，要有帶領(lǐng)企業(yè)持之以恒地實施培育世界品牌的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略。如今的陳揚枝，除了敢于創(chuàng)新、敢于挑戰(zhàn)的勇氣外，身上更多了一份沉甸甸的責(zé)任感，肩負(fù)重任，為實現(xiàn)這個目標(biāo)帶領(lǐng)企業(yè)全力而行。

目前，陳揚枝正投入極大的熱情，進(jìn)行微線齒輪在高端醫(yī)用微創(chuàng)器械開發(fā)研究及智能機器人與機電一體化產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用研究，他有計劃地打造一個受世人矚目的中國線齒輪制造企業(yè)，讓中國齒輪傳動世界舞臺。