導(dǎo)讀：在機(jī)械行業(yè)，螺栓、軸承、齒輪是三個(gè)最基本的元素，重要性位列所有機(jī)械零部件中的前三甲。其中螺栓應(yīng)用最廣，幾乎所有機(jī)械都離不開螺栓，所有機(jī)械傳動(dòng)都離不開軸承，大部分機(jī)械傳動(dòng)都離不開齒輪。因此從重要性來說螺栓是當(dāng)之無愧的機(jī)械之王。

一、某齒輪箱各零部件之間邏輯關(guān)系

齒輪負(fù)責(zé)傳動(dòng)，軸承負(fù)責(zé)支撐，螺栓負(fù)責(zé)聯(lián)接，各司其責(zé)。但是為了讓這三個(gè)零件更好地發(fā)揮作用人們發(fā)明了一些服務(wù)于這三個(gè)機(jī)械元素的輔助機(jī)械元素：為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)于齒輪的正常傳動(dòng)功能，出現(xiàn)了軸；為了支持軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要軸承；為了軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)了潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂；為了維持油脂量不變，出現(xiàn)了密封；同時(shí)為了維持齒輪和軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)了冷卻。但是各個(gè)機(jī)械元素之間的聯(lián)系不是隨意的，是需要按照力學(xué)規(guī)律和產(chǎn)品要求來實(shí)現(xiàn)的，具體來說就是常用的標(biāo)準(zhǔn)，某齒輪箱的各零部件之間邏輯關(guān)系如下圖所示：

以上圖齒輪箱零部件關(guān)系為例，需要用到的標(biāo)準(zhǔn)還要更多，但是無論對(duì)于工程師還是企業(yè)來說，我們完全不需要也不可能面面俱到地都掌握，我們只需要掌握其核心。所謂核心就是觸碰到知識(shí)底層、以力學(xué)和數(shù)學(xué)為工具的計(jì)算方法，我習(xí)慣稱其為學(xué)科，如螺栓聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算學(xué)科VDI2230，過盈配合計(jì)算學(xué)科DIN7190, 應(yīng)力結(jié)果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)FKM，軸設(shè)計(jì)學(xué)科DIN743，而不是直接查閱就能得到結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)如頂尖工藝孔標(biāo)準(zhǔn)DIN 332，緊固件材料標(biāo)準(zhǔn)DIN 898-1。恰如計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，美國(guó)的芯片生產(chǎn)的很好，印度的機(jī)箱生產(chǎn)的很好。美國(guó)沒有機(jī)箱大不了計(jì)算機(jī)敞著用，但是印度沒有美國(guó)的芯片那就徹底停機(jī)，沒得用。

二、機(jī)械行業(yè)也是高科技行業(yè)

記得我上大學(xué)的時(shí)候，學(xué)的是機(jī)械工程及自動(dòng)化。當(dāng)時(shí)我們專業(yè)的同學(xué)自己倒是從來沒有感覺概念，但是其它專業(yè)同學(xué)，如電氣和計(jì)算機(jī)專業(yè)的，卻是認(rèn)為我們學(xué)機(jī)械的沒有前途。為什么會(huì)有這種感覺呢？我也是大概七、八年前才悟出來：因?yàn)槿硕加幸环N天性，就是對(duì)自己不熟悉的、陌生的事物有一種仰視或至少是不敢輕視，而對(duì)自己很熟悉的領(lǐng)域，都不太當(dāng)回事的。

中國(guó)現(xiàn)在是制造業(yè)中心，大到工業(yè)的機(jī)械設(shè)備，小到家里廚房的廚具，無所不在，大家再熟悉不過，因此沒有人感覺機(jī)械是高科技。曾經(jīng)有個(gè)非常有知識(shí)的人跟我說：“風(fēng)力發(fā)電機(jī)不就是三個(gè)葉片轉(zhuǎn)起來發(fā)電嗎？應(yīng)該很簡(jiǎn)單”，但是我們內(nèi)行的都知道，風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕對(duì)是高科技，因?yàn)樗鼌R集了機(jī)械、材料、熱處理、電氣、通信的等學(xué)科，涉及到力學(xué)、電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制工程、空氣動(dòng)力學(xué)，難道還不夠高深？

但是我們內(nèi)行了解肯定不夠，需要讓別人認(rèn)可才是最關(guān)鍵的。如果連一個(gè)普通外行人都認(rèn)為你的工作內(nèi)容沒有什么高深的，那你的領(lǐng)導(dǎo)可想而知也不會(huì)真心認(rèn)可你。那既然看得見的、摸得著的、知識(shí)壁壘低的內(nèi)容附加值不高，那我們就需要反其道而行之。

要想讓設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品好，就要把設(shè)計(jì)的重點(diǎn)從看得見、摸得著的畫圖、校核尺寸轉(zhuǎn)移到原始創(chuàng)新、數(shù)學(xué)和力學(xué)計(jì)算、國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用和升級(jí)上。這就是我們從制造業(yè)大國(guó)邁向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵標(biāo)志，也是我們個(gè)人價(jià)值最大化發(fā)揮的必經(jīng)之路。

三、機(jī)械人必須掌握“看不見”的深?yuàn)W技術(shù)

我根據(jù)我個(gè)人在機(jī)械行業(yè)十幾年的折騰吧，悟出了一點(diǎn)心得，分享給大家。我們可以分三個(gè)方向：

第一、熟練掌握那些所謂“看不見、摸不著”深?yuàn)W的技術(shù)，比如螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算學(xué)科VDI2230，過盈壓配計(jì)算學(xué)科DIN7190，應(yīng)力評(píng)價(jià)學(xué)科FKM。這些內(nèi)容，不像普通標(biāo)準(zhǔn)一樣直接查閱就能得到結(jié)果，需要至少力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)并深入理解，還需要長(zhǎng)期實(shí)踐積累案例才能融會(huì)貫通。因此，屬于所謂的“看不見、摸不著”的高深玩意。

我有一個(gè)朋友跟領(lǐng)導(dǎo)參加方案技術(shù)討論會(huì)，因?yàn)榭偣な菣C(jī)械出身，所以，每到機(jī)械內(nèi)容討論的時(shí)候，總工就滔滔不絕，員工在展示方案的時(shí)候每句話他都要打斷然后發(fā)表自己的看法。但是輪到電氣同事展示電氣方案的時(shí)候，這位總工就老老實(shí)實(shí)地一言不發(fā)了。說明他不懂，產(chǎn)生了敬畏之心。因此，我推薦大家學(xué)習(xí)上述三門學(xué)科。

下面我舉幾個(gè)例子。前幾年曾經(jīng)有個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒倒塌的事故，當(dāng)時(shí)主機(jī)廠技術(shù)主管直接認(rèn)為就是螺栓預(yù)緊力矩打得過小了，但是最后調(diào)查得出的結(jié)論是預(yù)緊力過大造成的，如下圖所示：

預(yù)緊力BJ < 預(yù)緊力 FK，兩種情況下工作外力CD=GH，相等，那么螺栓受到的拉力CL<GM。因此，在這種情況下，螺栓斷裂是預(yù)緊力過大造成的。但是這也要具體問題具體分析，曾經(jīng)有個(gè)丹麥的風(fēng)機(jī)倒塔，那個(gè)根據(jù)螺栓斷口觀察以及端口的殘余應(yīng)力檢測(cè)發(fā)現(xiàn)是疲勞破壞，在那種情況下，通過VDI21230分析，結(jié)論是預(yù)緊力過小導(dǎo)致，與這種失效原因恰恰相反。

所以說螺栓的預(yù)緊力非常有講究，螺栓連接不僅僅是生產(chǎn)高質(zhì)量的螺栓，更重要的是怎么高質(zhì)量地使用螺栓，也就是說預(yù)緊力一定要進(jìn)行計(jì)算才可以。正如一個(gè)企業(yè)招聘到一個(gè)高水平的技術(shù)專家或管理專家，這很重要，但是更重要的是企業(yè)怎么去用人才。千里馬可貴，更可貴的是伯樂。那么如何合理地利用螺栓呢，這就是要精確地進(jìn)行螺栓連接預(yù)緊力的計(jì)算，這部分內(nèi)容需要根據(jù)VDI2230詳細(xì)分析。

第二、掌握企業(yè)尤其是具有多年知識(shí)積淀的大企業(yè)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、參數(shù)選取、模型處理等，這些對(duì)企業(yè)來說是核心，當(dāng)然對(duì)外人屬于“看不見、摸不著”了。比如迷宮密封的間隙等，這些是非標(biāo)的，但是又非常重要。

還有我們知道在VDI2230里面以及DIN7190里面有摩擦系數(shù)，那么這個(gè)摩擦系數(shù)具體數(shù)值在就是非常重要了，表面處理是達(dá)克羅還是磷化，是涂潤(rùn)滑油還是涂甘油，這些數(shù)值在企業(yè)內(nèi)部通過大量的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)積累是非常寶貴的。類似的還有力矩分散系數(shù)等。

另外對(duì)于齒輪，我們知道有些主要參數(shù)我們很關(guān)注：齒根抗彎曲、齒根抗疲勞、齒面抗點(diǎn)蝕這些安全系數(shù)，但是我們?nèi)《啻蠛线m呢？取太大，材料利用率過低；取太小，失效的風(fēng)險(xiǎn)大。還有齒輪的重合度決定噪聲和傳動(dòng)的平穩(wěn)性，還有對(duì)兩個(gè)齒輪的滑動(dòng)率的要求等，這些極限值不同行業(yè)、不同產(chǎn)品、不同企業(yè)的產(chǎn)品都是千差萬別，無法做到彎曲統(tǒng)一，因此企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)積累非常寶貴。

第三，熟練掌握一門外語，因此我也會(huì)跟大家一起努力學(xué)習(xí)外語。外語作為溝通工具的重要性自不必說，對(duì)于工程師來說，專業(yè)外語越來越起到和圖紙一樣的作用。工程師的語言就是圖紙+標(biāo)準(zhǔn)+專業(yè)外語。比如我們說齒輪修行的時(shí)候有很多修形方式，其中一種是crowning。單從圖紙上來看就是齒面在漸開線的基數(shù)上進(jìn)一步凸出一個(gè)微小量，具體是以指數(shù)曲線還是拋物線突出來，圖紙是看不到的。

所以如果我們知道crowning是指以一個(gè)半徑很大、曲率很小的圓凸出，那就是一切迎刃而解了。后期我會(huì)以各種形式向大家分享我的積累的一些外語學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，包括專業(yè)外語、日常生活的外語。我們不是外語教師，不包括常規(guī)外語內(nèi)容，但是力求做到獨(dú)樹一幟，期待我們一起進(jìn)步。