也老骥伏枥愿共语高深——访北京交通大学教授、博导王小椿

□本刊记者 梁玉 谭弘颖 □撰文 谭弘颖

夜雨过后，凉意难消，六月的京城一下子仿佛被洗涤得熨熨帖帖，闾巷街衢即使偶有坑坑洼洼颜色难辨的积水，也掩盖不住那万物被洗净之后的轻灵与宁静。在一番“借问”与“遥指”后，我们来到了北京交通大学教授、博导王小椿的家。与王教授相交、熟知的业内人士称之为“奇才”，已过花甲之年的他，鬓间发梢可见霜色，与我们一坐就是一个多小时。

王教授的履历并不算多，1950年出生于上海，8岁入京，16岁西去青海，27岁考入西安交通大学，28岁以同等学力考上西安交大研究生，32岁再读博，35岁留校任教至55岁，期间赴英国读博士后、担任外企高级工程师、西安交通大学数控技术研究所所长等，2005年调入北京交通大学至今。在这几十年里，王教授专攻的研究领域有：汽车齿轮设计、制造及测量，机械传动系统设计、制造，复杂曲面专用CAM软件开发，数控系统开发，专用机床设计和关键零部件设计、制造。

16岁那年初中毕业，正逢“文化大革命”席卷全国，于是品学兼优的王小椿不得不暂停学业，前往青海拖拉机厂，这一去就是10年。王小椿自小好学勤思，理想一直都存在，那就是搞科研。相比同一时代的大多数人而言，他并未就此沉寂屈服在那动乱迷惘的岁月里，用王教授自己的话说就是“对当时的状态不满”，故他一直在找机会四处或买或借相关书籍自学充实自己。就这样磕磕绊绊的，他不仅自学完全部高中课程，还将大学机械专业的主要课程都学完。由于当时能到手的教科书一般都是翻译前苏联而来的，没有习题集，只能看而没有机会去练习、检验是否已掌握。于是，他一方面继续学习，一方面在工作中做些相关的小发明实践，期间发明的“径向切削钻头”还挤进了全国先进刀具展览会，这着实让众人对这位只有初中学历的小青年刮目相看。这10年，于他而言，所获甚多，这也是他有别于其他学者多攻理论、少有实践之所在。

当1977年高考制度重新恢复后，他如愿以偿考入名牌学府——西安交通大学机械工程及自动化专业。初入大学的他，如鱼得水，欣喜万分，当然，亦不敢懈怠万分，依然按照自己之前的习惯——学余自学。上大学的第二年，王小椿便申请了硕士研究生考试，并以全校第一名的优异成绩考取了硕士研究生。这一路走下来，王小椿再接再厉，又一举考取了本校的博士研究生，成为了我国恢复研究生教育后的首批博士生。当问及为何能一直坚持自学且学有所成时，王教授一言以概之：兴之所至。

博士毕业后，他留校任教。1985年取得博士学位的王小椿以“变传动比差速器齿轮制造技术”作为攻关项目，此项技术当时只有美国和日本掌握，他在技术资料极其有限的情况下，从基础理论做起，历时一年多填补了国内此项技术的空白，且产品性能较美国产品更优越。1989年，受英国文化委员会邀请，和其他9名在国内取得博士学位并经国家教委层层选拔的学者，作为英国文化委员会派遣的10名留学生的交换生赴英从事博士后研究。王小椿刚到STAFFORDSHIRE大学两个月就写出了一篇挑战国际权威李特文的高水平学术论文，并在此之后以平均每月一篇的速度完成了一个论文系列，在欧洲机械工程学报上连载7期。在其后的半年时间内王小椿不仅开辟了一个新的研究方向——CAGD和基于宽行加工的计算机辅助制造，并有了一本著作——《螺旋锥齿轮的高级理论》，此书1994年由世界顶尖科学出版社Elsevier Science B.V.出版, 并分别再版于1995和2001年。王教授还开发了用于设计、制造和测量格利森双曲线齿轮和弧齿锥齿轮的软件包，此软件包被国内30多家齿轮厂采用，还作为德国Leitz公司的一个标准模块，随机销往世界各国。对于螺伞齿轮的噪声控制，王教授独有心得，无论是在大模数，还是小模数的螺伞，都可以达到静音效果。王教授还首创性地开发了用加工中心加工大直径大模数硬齿面的方法，在高精度的机床上采用此法加工螺伞和整体人字大齿轮可达到4级精度，且具有非常好的齿根圆角，提高了齿轮的强度，世界上最大的港口起重机生产商振华港机就引入了此项技术。

在1990年之前，他所研究的领域仅限于齿轮、传统部件设计，有感于计算机大行其道，他开始着手拓宽研究领域——计算机辅助加工制造，且想将此研究成果放之于五轴五联动数控机床上实践。而五轴五联动数控机床在当时只有西方几个大公司才有，原本承诺将航空发动机叶片参数提供给王小椿进行高效宽行加工测试的国外公司，在考虑到他中国人的身份后却再也不愿意提供任何便利条件。有感于此事的触动，王小椿毅然决定提前完成学业早日回到中国，最终利用自然科学基金完成了此项技术的研究。回国后，凭借对工程的熟悉以及理论无障碍，王小椿主持研制开发的全数控加工螺旋锥齿轮机床又一举打破了国外公司的垄断，为中国机械制造业争了光。

在数控系统方面，国内对于五轴素来有“假五轴”、“真五轴”之说，王小椿教授对五轴的研发其实早在1999年就做出来了，机床用的是汉江机床厂的卧加，数控系统是他带领两个研究生开发的，几乎没有任何参考，完全是凭想象来做的，竟成了国内第一台真正能够实际使用的包含RTCP功能的五轴五联动数控机床。王教授后来开发的一些新型传动部件和加工方法就是在自己的五轴机床上验证的。此后，王教授逐步完善了五轴数控系统的上位机软件，并将相关算法转让给华中数控与广州数控。

对于通用CAM软件，王教授说，虽然用起来很方便，但也有致命缺点：一是实体造型本身有误差，在其上取刀位点时±15 μm的随机误差不可避免；二是在用于样条曲面时还好，但现在用三角面片时，由于法线不连续，造成机床运动的突跳很大，这在计算机模拟中的一点角度误差搬到机床上来就很大了。为此，他基于数学模型开发了多种专用的CAM软件，不用实体造型，误差只有0.01 μm，效果比通用CAM软件好多了。这款专用CAM软件的可适应性很强，可匹配任何机床，国内外数控系统皆能适应，可以说是“只选配置不选机型”，可以用于在加工中心上加工大模数齿工业轮等。

王教授作为一个科技工作者，对中国汽车工业深有感触。如国内汽车齿轮制造业，虽然中国的齿轮和变速箱的出口量比较高，但图纸、设备、工艺还多是国外的，还只处于制造大国，处于整个产业链的下端。而且这个行业又相对保守。很多国内学者研发出的设备、工艺都得不到实践，全无用武之地。就拿王教授自己来说，他首创性地开发了三周节变传动比限滑差速器，可使汽车具有良好的越野性能和制动安全性。然而这项技术不仅在中国的相关行业根本没有市场，还偶有碰到对此不屑一顾的情况，但这项技术在国外的越野车、工程机械上却得到了良好的应用。

王教授深信，并不是国外设计一定是最好，他所设计的齿轮承载力强度在性能测试方面就当之无愧。他举了个例子，当时北汽福田引进了牵引车，并投放了1 000辆，然而此车的齿轮几乎每天都有折断、损坏、索赔的，原因说起来也是很哭笑不得的：中国路况不好，且多超载，外国的产品适应不了中国国情。后来北汽福田研究院院长听人介绍过他的这项技术，于是抱着“死马当作活马医”的心态拿着去做台架试验，做静扭试验，结果承载能力上去超过一倍多，换上之后就不会再坏了。另一个很值得一说的是，作为高强度的驱动桥等，国内企业只“全套引进”。王教授自己研发的轻量化的国内最大扭矩的单极桥，采用了自己发明的一种非渐开线的差速器齿轮，通过重新设计差速器壳和螺伞等关键部件，在不增大原桥壳尺寸的前提下，成功地将扭矩从50 000 N·m提升到60 000 N·m，一次性通过50万次循环台架试验，并达到优质品要求，应用于实际产品当中。

王教授分析，这是由于近年来国内专利的品质并不能让国人信服的原因，中国专利与国外专利的区别在于很多并无太多实用价值，申请人是为申请而申请，做项目也为报项目而报项目；像现在很多单位对论文发表的规定一样，现在的科研人员发表论文不再像以前他们那时是有表达欲望、有了创新才去写，而是为了评级、达标，如此恶性循环，于是国家一边在拼命用钱推这个产业，处在这个产业的科研人员却越来越浮躁，导致丧失了对自主知识产权的信任。所有这些，其实归根结底是缺乏创新和改变，比如国家的基金制度，他觉得“先给”不如“后补”；比如考评科研工作者的制度，少一些人为指标，可能就更多一些人注重实际。

王教授说，几十年来，身为一名科技工作者，在当今日新月异、飞速发展的世界里，不论是教书育人，还是研发科技，每当看到自己带出来的学生一点点充实着这个行业的队伍、研制的科技成果一项项转化成现实生产力，他会觉得很欣慰和骄傲。毕竟，祖国越强大，希望自己能为之锦上添花；不够强大，则更希望贡献自己一份力量。而科学的探索是永无止境的，他觉得在自己专攻的齿轮、传动、CAM软件以及数控方面还有很多可以去研究的，依然兴致盎然，正如整个大行业——还有很多工作要去做。