新型精密傳動機構設計與制造綜述

王國彪 賴一楠 范大鵬 楊華勇 王時龍

1.國家自然科學基金委員會，北京，100085 2.國防科學技術大學，長沙，410073 3.浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室，杭州，310027 4.重慶大學機械傳動國家重點實驗室，重慶，400044

0 引言

機械基礎件作為機電裝備發展的基礎和核心，品種規格繁多、量大面廣，其性能和水平決定著主機和機械裝備的質量與可靠性，是國民經濟、國防重大裝備研制和新型制造業發展的重要保障和條件。其基礎研究的突破不但對機械學科的發展起支撐作用，也有利于提高我國關鍵基礎件的自主創新能力，改變長期以來高端基礎件依賴進口的局面。

已經有十余年歷史的“雙清論壇”是國內自然科學最高層次的論壇之一，也是國家自然科學基金委員會確定優先資助領域的一個重要平臺。面對機遇與挑戰，以國家重大需求和學科前沿為立足點，國家自然科學基金委員會機械工程學科借助“雙清論壇”這個高端平臺于2009年10月30日至11月1日在重慶召開了第43期主題為“新型精密傳動機構設計與制造”的學術研討會。研討會旨為：以提高我國基礎件的科學研究水平和自主創新能力為目標，以高性能機械傳動件的基礎研究為突破口，匯集國內相關研究領域科學家的智慧，研討機械傳動件研究中的學科前沿問題，促進學科交叉，形成戰略規劃。

論壇議題如下：①新型精密傳動機構的現狀、機遇與挑戰，相關科學發展前沿、技術動態、需求分析；②新型精密傳動的基礎理論、共性技術、裝備以及多學科交叉與集成；③柔性／柔順結合精密傳動新原理及新機構研究；④精密分布柔順運動副新原理及設計方法；⑤面向典型應用的精密傳動機構動力學分析與集成優化；⑥極端環境下精密傳動裝置的結構性能與失效機理研究；⑦柔順傳動機構精密制造與質量保證技術。

1 精密傳動領域面臨的挑戰

我國能源、交通、航空、航天、航海、兵器等領域的發展，對傳動部件及系統的精度、效率、功率密度、可靠性、環境適應性等提出了更高的要求。作為裝備的基礎與核心，基礎件和通用部件在“國家中長期科學和技術發展規劃綱要”中被列為優先主題。國家16個重大專項中，14個專項都涉及機械傳動部件與單元相關的關鍵技術。

如圖1所示，圍繞低碳經濟、新能源戰略及可持續發展對基礎部件的需求，當前精密傳動領域面臨著眾多的挑戰。

圖1 當前精密傳動領域面臨的挑戰

（1）新能源裝備、基礎制造裝備對大功率、高效和高可靠性提出的挑戰。太陽能、風能、氫能、核能、水能和海洋能等新能源裝備必須滿足大功率、高可靠性、特殊環境適應性等要求，如關鍵部件的抗冷脆性特性、長壽命、特殊環境自適應能力。目前我國此類裝備的壽命與國外產品相比仍有較大差距。究其原因在于對大功率、長壽命驅動與傳動部件的性能成因、演變規律等基礎科學問題的認識不夠深入，制約了大功率傳動技術與裝備研發和制造水平的提高。隨著高檔數控機床等國家重大專項的實施，一批基礎制造裝備陸續開始研制，如萬噸級鍛壓機、巨型操作機、大型升降平臺、高能量阻攔裝置等，其軸承、齒輪、液壓泵閥、密封等基礎件是這些裝備的關鍵部件，我國尚未完全掌握其傳動系統設計的關鍵技術，因而產品市場競爭力弱，高端產品被國外廠家壟斷［1－2］。其主要原因是我國相關基礎研究缺乏，對關鍵摩擦副界面間的力、運動相互作用與潤滑機理認識不夠，這嚴重限制了基礎元件負載能力、傳動精度和使用壽命的提高。高效、高可靠、智能化、機電一體化的傳動系統與部件迫切需要大量的多場耦合問題的基礎研究，這些研究將大大促進機械基礎件設計制造水平的提高，并顯著提升我國自主品牌機械基礎傳動部件產品市場競爭力。

（2）高精尖裝備對高精度和高動態性能提出的挑戰。微納制造、光制造、超精加工、生物醫學等領域都迫切需要現代精密驅動的理論和技術支撐，以實現加工工具或核心部件空間位置的精確定位和快速調整。如航空遙感相機位移補償需要采用回轉精度為30μrad以上的精密傳動機構；在激光約束核聚變工程中需要對光柵實現5個自由度的超精密位姿調整，直線和回轉精度要求分別為20nm和1μrad。

（3）國防裝備對新型驅動與作動器的形式和性能提出的挑戰。在國防需求的牽引下，大型飛機、新一代戰機、載人航天與探月工程等裝備對驅動器件提出了很高的性能要求，如變體飛行器的驅動器要求驅動應變能達到10%，應力達到200MPa，同時響應頻率達到100Hz。

2 精密傳動的主要研究內容

在各種機械和自動化裝備中，傳動主要用于實現能量的轉換、傳遞、分配以及運動形態的調整和控制功能，以達到裝備所需的精度、動態響應及傳動效率等要求。按能量轉換的原理不同，傳動既包括機械、流體、氣體等傳統的傳動方式，也包括直驅、磁力、功能材料、智能結構、一體化作動器等新型傳動方式，傳動部件的結構形式隨應用場合不同也多種多樣。從機械裝備的綠色化、精密化與智能化的發展趨勢來看，目前的研究集中在以關注能量轉換和傳遞效率為主的多介質多形式高效功率傳動、以關注傳動精度為主的精密復合傳動和以關注智能化為主的基于功能材料的新型驅動三大方面，其傳動功率、傳動精度關系曲線如圖2所示。

（1）多介質多形式高效功率傳動。多介質是指機、電、液、氣、磁、光等介質；多形式是指機電、機液、電液（氣）、光電、功能材料等兩種或多種能量轉換與傳遞形式集成化；高效是指低摩擦損耗、高效率、工況和環境變化適應性強的空間運動和功率傳遞方式。這類傳動以傳遞功率為主要目的，典型的如車輛的機械變速箱和液力變矩器、風電設備的齒輪箱、盾構設備的液壓傳動裝置等。通過精密化設計和制造，實現高的傳動效率和可靠性是該類傳動設計制造追求的主要目標。

圖2 新型傳動方式的功率、精度關系

（2）精密復合傳動。精密復合傳動指采用嚙合、摩擦、柔性／柔順、宏微復合、氣浮、液浮、磁浮、電浮等直接或間接的驅動與傳動方式，結合傳感及控制單元，實現精確的運動變換和負載功率匹配。這類傳動以實現高的運動變換精度和動態性能為主要目的，典型的如數控機床的直線工作臺用的機械、氣浮、液浮導軌和絲杠傳動裝置、IC制造裝備中的微納米定位裝置、衛星上的精密指向傳動裝置。高的傳動精度和動態響應性能是這類傳動機構設計制造關注的主要目標。

（3）基于功能材料的新型驅動。基于功能材料（壓電陶瓷、電致伸縮材料、磁致伸縮材料、形狀記憶合金（SMA）等）的新型驅動是一個集機械、力學、電學、磁學、光學、控制等多學科交叉、相互融合的研究方向［3－4］。這類驅動以實現復雜的運動和能量變換為主要目的，典型的如用于新型飛機氣動性能補償的智能機翼結構、飛機操縱用液壓和電傳動作動器［5］。研究具有高的運動和能量轉換效率的功能材料，開發新的智能結構和高性能作動器是這類傳動機構理論和應用研究關注的主要目標。

3 精密傳動的研究熱點及發展趨勢

無論何種傳動方式，精密化是有效保證其使用性能和可靠性的前提，而掌握不同傳動的內在運動與能量傳遞機理、傳動性能成因及其調控方法，是研究新型精密傳動設計理論、實現數字化制造、保證制造裝配精度的基礎。

如圖3所示，本文從多介質多形式功率傳動、精密復合傳動、新型智能結構與作動器傳動三個方面介紹當前的研究熱點和發展趨勢。

圖3 新型精密傳動的研究內容和熱點

3.1 多介質多形式高效功率傳動

3.1.1 新型直驅系統

原動機直接帶動負載實現“零傳動”是最理想的高效傳遞方式，然而由于傳統的原動機本身輸出扭矩、轉速性能的約束，使其與負載的直接匹配能力受到限制，雖然出現了電機直接驅動和液壓直接驅動裝置，但可選方案仍較為有限。轉速與轉矩適應范圍寬、沒有傳動鏈、能直接驅動負載的高效原動機研究一直受到高度的重視，如在電機直接驅動方面，可以取消從電機到工作負載部件之間的機械傳動環節，由電機直接驅動工作部件動作，實現所謂“近零傳動（near－zero transmission）”；在液壓直接驅動方面，汽車制造商已經設計出寬轉速范圍內提供90%以上的扭矩輸出的高效發動機和總效率超過90%的液壓泵，并在新型液壓混合動力高級轎車和風力發電液壓驅動系統中得到應用，為液壓無級調速技術提供了廣闊的發展空間。

采用泵控容積驅動實現液壓直驅是解決傳統閥控液壓調速系統能量利用率低、系統發熱、故障率高問題的理想途徑，其能量利用率較閥控方式可提高40%以上，已成為重載大功率流體傳動裝備發展的方向之一，但其核心驅動部件——液壓泵／馬達仍難以滿足現代裝備寬調速范圍和高效率的要求。與此同時，與發動機融為一體的軸向柱塞泵（往復式原動液壓泵）也逐漸成為前沿研究的熱點。但就液壓直接驅動而言，開展泵關鍵摩擦副部件高速高壓下其結構、支承條件、摩擦／磨損／潤滑及材料制備工藝等基礎研究，建立相關設計理論與方法，為提高制造精度、改善潤滑條件提供科學依據，是研制出高性能液壓直驅部件的關鍵。

3.1.2 液壓基礎元件基礎理論

隨著液壓元件向著高壓、高速、高精度、高可靠性、高頻響、輕量化方向發展，傳統的液壓元件與系統設計理論、潤滑理論、密封技術已很難滿足現代高壓、高性能液壓部件和系統數字化設計制造的要求。液壓基礎元件的基礎理論研究受到高度重視。如高性能驅動和傳動基礎部件的研究隨著摩擦學、計算流體力學以及有限元分析技術的發展在最近20年來發展非常迅速，取得了許多重要的成果。高精度油膜厚度位移傳感器、掃描電鏡（SEM）等新的測試手段得到較多應用，更深入地探明了摩擦副粗糙尺度微米級油膜的潤滑機理，解析了初期設計摩擦副超出材料許用pV值而仍能正常工作的問題，同時對動態油膜承載能力、油膜動力學、敏感度分析、流體動壓等潤滑特性的分析更為精確和迅速，近年來在摩擦副形貌與摩擦力關系、能量耗散、熱楔效應、耐磨涂層的摩擦界面行為、磨損規律、超小摩擦因數材料、氣穴噪聲等方面取得了一系列的成果，部分成果已經在高壓柱塞泵、軸承、密封等的摩擦副和泵體運行的減振降噪中得到應用。

液壓基礎元件特性研究在我國的一些高校及研究單位取得了較大進展，目前研究存在的主要問題是基礎理論研究不夠深入。隨著載荷和轉速的不斷提高和優化，對其摩擦副的潤滑提出了新的更高要求。如液壓元件要實現70MPa的壓力，潤滑特性產生強烈的粗糙度效應；轉速的進一步提升，正比于速度的流體動壓力、慣性力將超過流體靜壓力，摩擦副的動力學特性將占據主導地位。摩擦表面微結構設計、微細精密加工方式將成為改善潤滑特性的關鍵。

3.1.3 混合驅動的匹配與控制

混合動力驅動方式的獨特技術優勢已引起了關注，熱點研究首推混合動力汽車的研究方向，眾多學者對內燃機－電混合、內燃機－液壓混合兩種主要的技術方案進行了大量的研究工作，通過把兩種或以上不同驅動形式集成化，就可以得到性能優異的高效驅動單元，可大幅提高能量的利用率。這兩種混合驅動與傳動的方式在裝備中的應用前景廣闊。另外，結合電池、電容、蓄能器或飛輪等能量存儲部件的混合驅動方式也逐漸成為了新型能源動力裝備研究的熱點。

3.2 精密復合傳動

3.2.1 精密齒輪傳動

近年來，新型精密傳動機構在航空航天、微機械傳動、工業機器人、衛星通信等領域中的使用越來越廣泛，對精密齒輪傳動提出了三大（傳動比大、承載能力大、剛度大）、二高（運動精度高、傳動效率高）、一小（回差小）的要求。探索高精度、低／無側隙傳動的新原理、新方法，解決現有精密傳動特別是擺線類精密傳動的設計以及制造、潤滑、可靠性等關鍵問題，是眾多研究者關注的熱點之一。

3.2.2 新的精密傳動方式基礎理論研究

追求高的傳動精度和動態性能是新型精密傳動方式探索的主要目標之一。以精密齒輪傳動為例，盡管高精密級諧波減速器的傳動誤差已能小于250μrad左右，但仍不能滿足光學精密機械裝備中對傳動精度要優于20μrad的要求，兩者相差一個數量級以上。因此，新的傳動原理，如摩擦傳動、柔索傳動、柔順傳動、宏微復合傳動及氣浮和磁浮傳動等精密傳動方式受到廣泛的重視并得到深入的研究［6］。

摩擦傳動是利用主動輪與從動輪之間的摩擦來傳遞運動的力，具有傳動平穩、傳動精度高的特點，采用扭輪摩擦傳動的直線定位精度可達數十納米量級，研究的焦點在于如何從過去的減小摩擦到主動利用摩擦，以實現對傳動力和位移的精確控制，研究的方法是采用彈性力學和有限元理論對摩擦副的運動和力學特性進行分析和設計。

柔索傳動是通過主從動輪之間精確預緊的鋼絲繩實現精密傳動［7］，具有傳動方式靈活、精度高、質量輕的特點。目前柔索傳動的精度已優于100μrad，效率在99%以上，研究的重點包括鋼絲繩預緊力、摩擦力與傳遞力矩間的關系以及用于實現兩軸以上復合傳動時的運動學、動力學耦合特性和解耦方法等方面。

柔順傳動利用構件的彈性變形特點，通過對變形的精確控制實現精密傳動，具有運動分辨率高、無摩擦、無需潤滑、制造工藝簡單等獨特優點，已在微納米測量、IC制造、精密加工、光學對準等儀器設備中得到大量應用。近年來，國內外學者圍繞柔順機構在多自由度微米、納米定位中的應用已開展了較多的研究，研究的核心問題是如何實現機構變形所需柔度和支撐負載所需剛度的統一。在柔順機構拓撲優化及運動自由度計算、基于偽剛體模型方法的動力學性能分析等方面目前已取得了重要的進展，但相關研究以平面運動機構的拓撲優化、運動分析、準靜態力學特性為主。由于沒有運動副，柔順傳動可以具有高的動態響應性能，但是面向高響應傳動特性應用要求所需的動力學分析和建模、多自由度運動與力學特性耦合等問題近年來才受到重視［8］，研究還不夠深入，尚不能完全解釋柔順傳動的固有模態、動態響應、頻率特性、耦合特性的成因機理，設計參數、制造工藝因素與傳動特性之間的靈敏度關系還不夠清楚，這使得柔順傳動的應用主要集中在負荷較小、動態使用性能要求不高的場合，所形成的理論與方法還不能滿足高性能復合精密傳動對承載能力、行程范圍、精度和動態響應特性分析與設計的要求。精密柔順傳動的動力學行為的系統分析與建模、傳動過程的能量流轉換規律及動力學特性設計準則等將是今后一個時期研究的熱點。

宏微復合傳動由于具有大行程、高精度、高速度的特點，在生物分子操作、微納米制造、微光機電系統等領域有廣泛的應用前景，受到高度的重視。研究的重點集中在基于各種功能材料的多軸驅動傳動原理、宏微運動轉換狀態下的運動與力學特性不確定性、剛性與柔性傳動耦合特性分析、多自由度運動誤差建模以及智能傳感與控制方面。

氣浮和磁浮傳動具有行程范圍大和定位精度速度高的特點，它通過對氣膜、磁力控制實現懸浮和直線推動，據此原理設計的氣浮、磁浮軸承和導軌能夠滿足高性能電子、IT等行業產品制造設備中超精密、超潔凈、高效率的要求，是將來高速高精直線運動的最佳選擇。由于懸浮導向原理、承載與導向支撐的理論方法是開發各種直線副、轉動副、平面副、球面副等運動副的基礎，因此得到較多的研究，研究的重點集中在浮動邊界條件分析與設計、承載能力計算、運動與動力學瞬態分析、大位移納米分辨率測量及定位控制方法這些方面。

3.2.3 機構控制集成分析理論與方法

精密復合驅動與傳動裝置都由驅動、傳動、控制三部分組成，各自的行為特性及相互作用特性共同影響著裝置的整體精度和動力學性能。只有實現三者之間的性能互補，才能達到裝置整體性能的最優，因此必須要研究各部分之間機電磁等物理場之間的信息、能量作用與轉換規律，掌握各部分性能對整體性能的作用機制，明確各自的為實現性能互補應滿足的設計約束和設計目標。這樣也才能實現真正意義上的機構控制一體化最優設計［9－10］。目前開展機構控制一體化的研究還只局限于對簡單的驅動或傳動部件建模和一體化設計，還未能形成完整的設計理論框架和設計流程，主要原因在于從理論上尚不能完全解釋驅動傳動過程的力運動特性成因、能量傳遞及耦合機理、質量動量相互作用及其不確定性等因素對傳動行為的影響等問題。在技術上造成傳動、驅動與控制單元的優化設計目標，復合運動力和運動參數的精確協同控制方法等問題研究的理論依據不完備。

3.3 基于功能材料的新型驅動

3.3.1 基于功能材料的驅動機理研究

近年來國內外對各種功能材料的驅動機理展開了深入的研究，并取得了許多突出的研究成果。如在新型壓電功能材料的研究方面，通過對弛豫式壓電單晶材料驅動機理的研究，使壓電材料的應變提高了將近一個數量級。在SMA研究方面，由于需要不斷對其加熱、冷卻及加載、卸載，且材料變化具有遲滯性，因此其只適用于低頻（10Hz以下）窄帶振動中，這就大大限制了材料的應用，通過對其驅動機理的研究，可大幅改善位移與溫度的遲滯特性，但是其頻響特性還有待進一步提高。另外，現有的SMA本構模型在實際工程應用中都還存在一些缺陷，如何克服這些缺陷，從而精確地模擬出SMA的材料行為也是一個需要研究的重要課題［6，11］。在離子聚合物金屬復合材料（IPMC）方面，IPMC產生宏觀變形的微細觀機理一直是科學界極為關注的焦點［12］。近年來，國內外一些研究學者從實驗現象出發，提出了許多解釋其變形現象的理論［13］，為后續的研究奠定了一定的基礎。研究主要偏重于材料制作、實驗分析、性能檢測和定性描述等材料科學領域，而對于IPMC的驅動機理及理論建模等方面還有待進一步研究。另外，為適應工程結構逐漸向智能化方向發展的需求，未來新型功能材料的研究應具有高效率、多元化、精細化、智能化和綠色化的特點。近年來智能高分子材料得到一定發展，如高分子凝膠被作為人工肌肉的候選材料加以研究，以用于未來的機器人驅動或醫療器械中［14－15］。

3.3.2 新型驅動結構的研究

為了滿足工程中不同用途對驅動形式提出的要求，在研究新型功能材料性能的同時，驅動器的結構、驅動形式等也得到不斷改進，使得驅動器的性能逐步提高。如在壓電復合驅動器方面，國內外在壓電纖維復合材料驅動器、壓電疊堆驅動器、復合式壓電驅動器等方面取得了顯著進展［6］。雖然國內外在新的驅動結構形式與原理研究方面做了不少工作，取得了一些進展，但距實際應用還有較大差距，迫切需要加強深層次的基礎研究。如壓電驅動器雖然具有高頻響、大推力、小體積等優點，但通常也存在位移小、非線性、滯回大等缺陷，為了匹配負載輸出特性（連續更大位移驅動要求），就必須采用機械、流體等方式的轉換放大，因此空間尺度的轉化新方法新原理是研究的新方向。壓電泵是將壓電陶瓷的變形或振動作用于液體，通過能量變換來形成驅動的壓電流體輸送器或壓電能量傳遞器，以實現大位移的連續驅動，是目前的研究熱點之一，其高頻高壓條件下的液固耦合特性是需要進一步研究的問題。在功能材料新型驅動結構方面，將兩種或多種功能材料以多層微米級的薄膜復合，可獲得優化的綜合性能或多功能特性，是新型驅動器的發展方向之一，如將鐵彈性的形狀記憶合金與鐵磁或鐵電驅動材料復合在一起，可實現優勢互補，解決SMA響應速度慢和壓電材料應變小的問題。實現這種復合驅動器的關鍵是要解決界面結構及動力學互協調性［12］。總之，工程應用對功能材料驅動器提出了高可靠性、高性能、易于集成等要求，單一功能材料驅動器已經無法滿足，因此新型驅動與傳動方式必須向多相、復合、多物理場驅動形式發展。結合相關學科的新成果，包括新原理、新材料，開發具有多物理場耦合的驅動技術應成為未來新型驅動器發展的一個重要方向。

3.3.3 功能材料驅動一體化設計理論研究

基于功能材料的驅動與傳動技術的總體發展趨勢是朝著集成化、多功能化、智能化方向發展的。集成化可以分為兩個方面，一方面是將功能材料與機械放大機構、液壓放大系統等相集成，提高驅動器的性能；另一方面是將功能材料直接與被驅動的對象相集成，實現驅動器和機械或結構的一體化［12－13］。多功能化也分為兩個方面，一方面是用一種功能材料實現多種功能，如壓電材料既用于驅動，同時也用于傳感，實現所謂的自感知驅動器；再如將壓電材料用于驅動，同時又用于能量回收，實現能量自供給的驅動系統；另一方面是集成多種功能材料來實現多種功能，如將壓電材料與形狀記憶合金集成，實現小位移高精度驅動和低頻大位移驅動。智能化是在驅動器上進一步集成信號處理系統或控制系統，實現具有一定智能特點的驅動器。隨著微電子技術的迅速發展，驅動器的智能化已經成為一個重要研究方向。

4 未來5～10年優先資助方向建議

與會專家建議將高性能高效功率傳遞部件與單元、復合驅動與傳動精密調控理論與方法，以及智能結構與新型作動器的驅動機理等作為未來5～10年優先資助方向，具體如圖4所示。

圖4 新型精密傳動領域未來5～10年優先資助方向

4.1 高性能高效功率傳遞部件與單元

驅動與傳動部件的可靠性設計、精密制造與實驗方法目前仍然是研究薄弱的領域，應進一步研究以電磁場、剛性體、流體等作為傳動介質的機械、液壓、氣動與液力等傳動方式，實現功率傳遞和能量分配的理論，以及其在特殊環境下的服役行為規律，把機、電、液、磁物理過程的能量流從匯集、分配、調制和變換層面進行協同組織，從而構筑新型的傳動原理。

建議重點開展如下研究：①高性能功率傳動的宏微性能作用機理及其調控理論；②混合動力傳動的復合模式與參數匹配；③ 直接驅動的高效部件的新原理新結構和精密制造方法；④特殊環境下功率傳動的動態服役行為規律及其適應性設計。

4.2 復合驅動與傳動精密調控理論與方法

典型機器裝備的工作特點是大行程、高精度、高速度，而且受工作環境與特殊工況條件的約束，傳統的驅動與傳動方式在體積、質量、行程、靜動態精度、可靠性等方面難以滿足要求。通過精度設計、載荷匹配、動力學與控制集成建模及優化、制造裝配精度與動力學特性設計、機構和嵌入式傳感驅動并行優化等基礎科學問題的研究，構建面向整體性能優化的新型復合精密傳動單元的設計、制造、控制的理論和方法體系。

建議重點開展如下研究：①精密復合驅動傳動的運動、力、能量的匹配與控制策略；②特殊環境下精密傳動的精度與動力學行為；③具有智能結構特征的機構、驅動、測試和控制集成優化；④制造裝配過程的精度與動力學特性綜合設計。

4.3 智能結構與新型作動器的驅動機理

智能結構與新型作動器的精度、動態特性的研究需要多學科相互結合、相互滲透。然而到目前為止，該領域的研究仍然處在一個起步階段，遠未達到工程應用的要求。

建議重點開展如下研究：①新原理作動器的多場、多相耦合作用規律及其設計與制造；②功能材料與運動變換機構復合傳動的新原理新方法；③各種尺度并適應不同環境的新型作動器原理；④自感知自診斷自修復的智能型作動器原理。

5 結束語

精密傳動應用領域廣泛，對運載、機器人、機床、新能源裝備等機電裝備的整體性能、安全與可靠性有直接的影響。在新能源、大飛機、高分辨率對地觀測、高檔數控機床等國家重大專項和新型武器裝備研制中，有諸多與精密傳動機構有關的重要科學問題有待解決。應當及時抓住國家重大裝備發展的機遇，組織全國優勢研究力量，瞄準學科前沿，針對高效精密傳動設計與制造前沿涉及的科學問題開展深入、系統的研究，探索傳動精度、效率、承載、磨損、失效等性能的成因機理和變化規律，突破傳動內部的多相、多場作用與耦合等內容的研究瓶頸，研究設計、制造和環境等因素對驅動和傳動性能的作用機理，形成精密傳動領域的基礎理論和設計方法體系，為我國新型傳動基礎部件設計制造水平提升和可持續發展提供強有力的學科基礎支撐。

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