【项目精选】354期：装备制造技术项目推荐（一）
项目一：复杂修形齿轮精密数控加工关键技术与装备
项目简介：
复杂修形齿轮是克服高速重载工况下力热耦合形变影响的高端齿轮，直接决定装备传动系统的振动、噪声、寿命等服役性能及其核心竞争力，广泛应用于汽车等领域。针对复杂修形齿面精密制造面临全齿面修形加工存在原理误差、传统试错修调法提升加工精度困难、齿面淬硬层均匀性及纹理难以调控等问题，在国家科技重大专项、863计划等支持下，开展复杂修形齿轮精密数控加工关键技术与装备研究。主要取得突破和创新如下：
（1）提出复杂修形齿轮加工的点矢量族包络计算新理论，不用建立和求解啮合方程，以数字法替代解析法，突破啮合原理解析法无法求解奇异点、计算复杂的瓶颈；发明齿面扭曲消减方法，解决刀具廓形精确设计及原理误差消减难题，齿面扭曲减少70%以上，达国际领先。
（2）发明复杂修形齿轮加工工艺系统误差调控技术，开辟齿轮修形精度提升新途径。提出制齿机床热态精度提升技术，发明热致误差补偿方法，保证机床精度稳定；提出基于等效虚拟轴的齿面误差补偿方法，解决修形精度提升难题，提高传动精度1-2级。获中国专利优秀奖。
（3）研制大规格精密数控滚齿机、精密多功能数控磨齿机、高速干切滚齿机等具有齿面扭曲消减及加工误差补偿的高端制齿机床，填补国内空白；开发集齿轮修形设计、工艺规划于一体的制齿软件，打破了国外高端机床垄断。滚齿精度达5-6级，磨齿达3级，干切滚齿提高效率2-3倍，与同类国际先进水平相当，打破高端制齿机床垄断，迫使国外同类机床降价30%以上，并出口英、法、日等。
（4）发明复杂修形齿轮滚磨一体化工艺技术，确保修形精度及表面一致性。研制复杂修形齿轮刀具，实现齿轮刀具的数字化设计制造；研发滚磨余量协同分配、齿面柔性修形、磨削纹理优化等工艺，实现磨后齿面淬硬层均匀分布、齿面纹理可控、修形工艺快速固化，提高齿面疲劳寿命。为汽车变速箱的批量国产化提供了保障。
项目二、高可靠精密滤波传动技术及系统
项目简介：
本成果主要针对我国机械、航空、航天、船舶等工程领域重要装备核心基础部件及系统迫切需要解决的共性关键技术难题，在特殊与极端环境下的高性能机电传动及系统研究方向，通过十多年潜心研究，发明并研制出基于高可靠精密滤波传动技术及系统的高新产品。主要创新性成果如下：
1.发明了具有人体关节功能的高可靠精密滤波传动技术，研制出高可靠精密滤波减速器，该传动机构在高传动精度范围内具有人体关节功能的自适应变形协调控制能力，能有效过滤和降低动力传递与运动变换过程中的波动、振动和噪声，攻克了高精度与高可靠之间难以兼顾协调的关键技术瓶颈。
2.发明并研制出高可靠精密滤波驱动装置与工业机器人集成系统，创造性地解决了传统驱动装置在满足动力传递与运动控制精度的同时难以确保其高可靠性的关键技术难题，并成功应用于工业机器人等重要装备。
3.发明并研制出基于高可靠滤波传动技术的智能型水润滑橡胶合金轴承、高弹性橡胶合金联轴器及传动系统，使得船舶推进系统艉轴具有人体关节功能的自适应变形协调精确对中控制能力，有效降低了振动噪声和无功能耗，大大提高了动力推进系统核心基础部件的可靠性和使用寿命。
4.发明并研制出基于高可靠精密滤波传动技术的工程复合材料精密成形数字制造装备及系统，具有感知、分析、推理、决策等自适应协调智能控制功能，能显著过滤掉精密成形过程中控制参数的波动，有效保证精密成形产品的可靠性和性能一致性，实现了面向用户需求的高性能传动件大规模优质高效生产。
项目三、高精度多股簧数控加工机床
项目简介：
本成果为多股螺旋弹簧（简称多股簧）的设计、制造及检测提供了全套解决方案，提出了多股簧的动态设计新理论，研制了多股簧疲劳试验装置和性能试验装置，发明了高精度多股簧数控加工机床。获权国家和国防发明专利计10项。经鉴定该机床处于国际先进水平。多股簧产品一次合格率从原来的20-25%提升到90%以上，精度等级从1-3级提升到稳定的1级精度，节约直接制造成本70%左右。多股簧是高端装备中的关键元件，对我国高端装备的性能、可靠性提升具有重要意义。本成果已在摩托车减振器、起重机等民领域应用，应用前景广阔。
项目四、全自动多股簧大型数控机床
项目简介：
发明了基于无芯卷原理的全自动多股簧大型数控机床，实现了多股簧的全自动大批量生产。发明了连续卷簧装置，提高了多股簧的加工效率；首次实现了钢丝的任意退扭，改善了多股簧的性能。
多股簧机床加工效率提高了10倍以上，可实现大批量生产。
项目五、空间变厚齿轮传动系统关键技术与应用
项目简介：
针对船舶、机器人、航空、航天等装备制造业对齿轮传动精度、效率、功率密度和环境适应性及安装空间的特殊要求，结合传动机械学科前沿，开展空间变厚齿轮传动啮合理论、设计方法和高效精密加工技术研究，取得了如下创新性成果：
1）提出了基于公共节圆锥共轭啮合理论和空间变厚齿传动设计方法，实现了啮合区域可控，大大提高了空间变厚齿轮传动承载能力和精度；开发了平行轴、相交轴、交错轴空间变厚齿轮传动线接触控制设计分析软件。
2）提出基于误差与承载变形耦合的变厚齿轮传动啮合性能控制、利用普通齿轮加工机床滚铣/磨削变厚齿轮机床参数调整方法，揭示了设计加工参数对啮合特性影响规律。
3）提出了考虑空间变厚齿轮几何运动学、误差和轮齿弹性变形全周期多点啮合时变接触动力分析、变厚齿轮传动与结构耦合系统动力学分析方法，实现了变工况、变载荷、多误差耦合的空间变厚齿轮传动系统动态特性预估与振动噪声抑制。
4）发明了变厚齿平行定轴和少齿差行星动轴精密传动，通过轴向调隙机构，实现零回差传动；开发了传动精度、效率高的平行轴变厚齿系列精密传动装置，用于伺服驱动、卫星定位机构中，传递精度达到国外先进水平，替代了进口。
5）提出了任意夹角空间变厚齿轮传动，开发了系列小夹角船用齿轮传动装置，通过平面相交和空间交错变厚齿轮传动实现倒车和顺车功能，满足了机舱狭小安装空间需求，减少船体吃水深度，降低行驶阻力，打破了德国ZF和美国Twin Disc垄断，填补国内空白，产品性能达到国外先进水平，实现批量出口。
本研究成果打破了西方发达国家对我国空间变厚齿传动领域重要装备及关键技术的垄断和封锁，满足特定使用工况、特殊空间安装方式及高精度、小体积、长寿命、高可靠性齿轮传动的需求，促进了科学发展、技术进步和经济增长，具有很好的市场推广应用前景，有望成为高性能传动产业新的经济增长点。
项目六、大功率风电齿轮传动系统设计分析试验与认证
项目简介：
风电齿轮箱是风力发电机组动力传递的的核心关键部件，其承载能力和可靠性决定着整个机组的性能和使用寿命。在工程应用实践中，由于风力发电机组所处的变风载工况、高低温和大温差等恶劣环境，常常导致风电齿轮箱的早期破坏，是风力发电机组故障率最高、失效最早的部件之一。
1)功率分流与均载能够显著提高重载风电齿轮传动功率密度和承载能力。构建大功率风电齿轮传动的构型演化模型，提出以多级、功率分流与汇流和柔性均载为核心的传动构型方法，实现了大速比、变载荷、变工况下多行星均载传动，显著提高了承载能力。
2) 兆瓦级风电齿轮传动装置安装在弹性支撑的狭小机舱内，运行工况复杂、载荷多变，影响其动力学特性的因素众多，其振动噪声控制是国际性难题。建立弹性支撑下传动系统与结构系统的齿轮—轴—轴承—箱体耦合动力学分析模型，揭示了传动参数与拓扑结构对系统动态特性的影响规律。
3)提出了齿轮箱加速疲劳试验与评价方法，揭示了载荷幅值、频度和历程与疲劳寿命之间的关系，实现在较短时间内完成了兆瓦级风电齿轮箱的疲劳寿命试验。
4）建立了大功率风电齿轮箱性能试验测试系统，可实现风电齿轮箱承载能力、效率、振动噪声等性能及行星均载测试和GL认证；建立基于远程检测的大功率风电齿轮箱测试分析及诊断系统。
