也老驥伏櫪愿共語高深——訪北京交通大學教授、博導王小椿

□本刊記者 梁玉 譚弘穎 □撰文 譚弘穎

夜雨過后，涼意難消，六月的京城一下子仿佛被洗滌得熨熨帖帖，閭巷街衢即使偶有坑坑洼洼顏色難辨的積水，也掩蓋不住那萬物被洗凈之后的輕靈與寧靜。在一番“借問”與“遙指”后，我們來到了北京交通大學教授、博導王小椿的家。與王教授相交、熟知的業內人士稱之為“奇才”，已過花甲之年的他，鬢間發梢可見霜色，與我們一坐就是一個多小時。

王教授的履歷并不算多，1950年出生于上海，8歲入京，16歲西去青海，27歲考入西安交通大學，28歲以同等學力考上西安交大研究生，32歲再讀博，35歲留校任教至55歲，期間赴英國讀博士后、擔任外企高級工程師、西安交通大學數控技術研究所所長等，2005年調入北京交通大學至今。在這幾十年里，王教授專攻的研究領域有：汽車齒輪設計、制造及測量，機械傳動系統設計、制造，復雜曲面專用CAM軟件開發，數控系統開發，專用機床設計和關鍵零部件設計、制造。

16歲那年初中畢業，正逢“文化大革命”席卷全國，于是品學兼優的王小椿不得不暫停學業，前往青海拖拉機廠，這一去就是10年。王小椿自小好學勤思，理想一直都存在，那就是搞科研。相比同一時代的大多數人而言，他并未就此沉寂屈服在那動亂迷惘的歲月里，用王教授自己的話說就是“對當時的狀態不滿”，故他一直在找機會四處或買或借相關書籍自學充實自己。就這樣磕磕絆絆的，他不僅自學完全部高中課程，還將大學機械專業的主要課程都學完。由于當時能到手的教科書一般都是翻譯前蘇聯而來的，沒有習題集，只能看而沒有機會去練習、檢驗是否已掌握。于是，他一方面繼續學習，一方面在工作中做些相關的小發明實踐，期間發明的“徑向切削鉆頭”還擠進了全國先進刀具展覽會，這著實讓眾人對這位只有初中學歷的小青年刮目相看。這10年，于他而言，所獲甚多，這也是他有別于其他學者多攻理論、少有實踐之所在。

當1977年高考制度重新恢復后，他如愿以償考入名牌學府——西安交通大學機械工程及自動化專業。初入大學的他，如魚得水，欣喜萬分，當然，亦不敢懈怠萬分，依然按照自己之前的習慣——學余自學。上大學的第二年，王小椿便申請了碩士研究生考試，并以全校第一名的優異成績考取了碩士研究生。這一路走下來，王小椿再接再厲，又一舉考取了本校的博士研究生，成為了我國恢復研究生教育后的首批博士生。當問及為何能一直堅持自學且學有所成時，王教授一言以概之：興之所至。

博士畢業后，他留校任教。1985年取得博士學位的王小椿以“變傳動比差速器齒輪制造技術”作為攻關項目，此項技術當時只有美國和日本掌握，他在技術資料極其有限的情況下，從基礎理論做起，歷時一年多填補了國內此項技術的空白，且產品性能較美國產品更優越。1989年，受英國文化委員會邀請，和其他9名在國內取得博士學位并經國家教委層層選拔的學者，作為英國文化委員會派遣的10名留學生的交換生赴英從事博士后研究。王小椿剛到STAFFORDSHIRE大學兩個月就寫出了一篇挑戰國際權威李特文的高水平學術論文，并在此之后以平均每月一篇的速度完成了一個論文系列，在歐洲機械工程學報上連載7期。在其后的半年時間內王小椿不僅開辟了一個新的研究方向——CAGD和基于寬行加工的計算機輔助制造，并有了一本著作——《螺旋錐齒輪的高級理論》，此書1994年由世界頂尖科學出版社Elsevier Science B.V.出版, 并分別再版于1995和2001年。王教授還開發了用于設計、制造和測量格利森雙曲線齒輪和弧齒錐齒輪的軟件包，此軟件包被國內30多家齒輪廠采用，還作為德國Leitz公司的一個標準模塊，隨機銷往世界各國。對于螺傘齒輪的噪聲控制，王教授獨有心得，無論是在大模數，還是小模數的螺傘，都可以達到靜音效果。王教授還首創性地開發了用加工中心加工大直徑大模數硬齒面的方法，在高精度的機床上采用此法加工螺傘和整體人字大齒輪可達到4級精度，且具有非常好的齒根圓角，提高了齒輪的強度，世界上最大的港口起重機生產商振華港機就引入了此項技術。

在1990年之前，他所研究的領域僅限于齒輪、傳統部件設計，有感于計算機大行其道，他開始著手拓寬研究領域——計算機輔助加工制造，且想將此研究成果放之于五軸五聯動數控機床上實踐。而五軸五聯動數控機床在當時只有西方幾個大公司才有，原本承諾將航空發動機葉片參數提供給王小椿進行高效寬行加工測試的國外公司，在考慮到他中國人的身份后卻再也不愿意提供任何便利條件。有感于此事的觸動，王小椿毅然決定提前完成學業早日回到中國，最終利用自然科學基金完成了此項技術的研究。回國后，憑借對工程的熟悉以及理論無障礙，王小椿主持研制開發的全數控加工螺旋錐齒輪機床又一舉打破了國外公司的壟斷，為中國機械制造業爭了光。

在數控系統方面，國內對于五軸素來有“假五軸”、“真五軸”之說，王小椿教授對五軸的研發其實早在1999年就做出來了，機床用的是漢江機床廠的臥加，數控系統是他帶領兩個研究生開發的，幾乎沒有任何參考，完全是憑想象來做的，竟成了國內第一臺真正能夠實際使用的包含RTCP功能的五軸五聯動數控機床。王教授后來開發的一些新型傳動部件和加工方法就是在自己的五軸機床上驗證的。此后，王教授逐步完善了五軸數控系統的上位機軟件，并將相關算法轉讓給華中數控與廣州數控。

對于通用CAM軟件，王教授說，雖然用起來很方便，但也有致命缺點：一是實體造型本身有誤差，在其上取刀位點時±15 μm的隨機誤差不可避免；二是在用于樣條曲面時還好，但現在用三角面片時，由于法線不連續，造成機床運動的突跳很大，這在計算機模擬中的一點角度誤差搬到機床上來就很大了。為此，他基于數學模型開發了多種專用的CAM軟件，不用實體造型，誤差只有0.01 μm，效果比通用CAM軟件好多了。這款專用CAM軟件的可適應性很強，可匹配任何機床，國內外數控系統皆能適應，可以說是“只選配置不選機型”，可以用于在加工中心上加工大模數齒工業輪等。

王教授作為一個科技工作者，對中國汽車工業深有感觸。如國內汽車齒輪制造業，雖然中國的齒輪和變速箱的出口量比較高，但圖紙、設備、工藝還多是國外的，還只處于制造大國，處于整個產業鏈的下端。而且這個行業又相對保守。很多國內學者研發出的設備、工藝都得不到實踐，全無用武之地。就拿王教授自己來說，他首創性地開發了三周節變傳動比限滑差速器，可使汽車具有良好的越野性能和制動安全性。然而這項技術不僅在中國的相關行業根本沒有市場，還偶有碰到對此不屑一顧的情況，但這項技術在國外的越野車、工程機械上卻得到了良好的應用。

王教授深信，并不是國外設計一定是最好，他所設計的齒輪承載力強度在性能測試方面就當之無愧。他舉了個例子，當時北汽福田引進了牽引車，并投放了1 000輛，然而此車的齒輪幾乎每天都有折斷、損壞、索賠的，原因說起來也是很哭笑不得的：中國路況不好，且多超載，外國的產品適應不了中國國情。后來北汽福田研究院院長聽人介紹過他的這項技術，于是抱著“死馬當作活馬醫”的心態拿著去做臺架試驗，做靜扭試驗，結果承載能力上去超過一倍多，換上之后就不會再壞了。另一個很值得一說的是，作為高強度的驅動橋等，國內企業只“全套引進”。王教授自己研發的輕量化的國內最大扭矩的單極橋，采用了自己發明的一種非漸開線的差速器齒輪，通過重新設計差速器殼和螺傘等關鍵部件，在不增大原橋殼尺寸的前提下，成功地將扭矩從50 000 N·m提升到60 000 N·m，一次性通過50萬次循環臺架試驗，并達到優質品要求，應用于實際產品當中。

王教授分析，這是由于近年來國內專利的品質并不能讓國人信服的原因，中國專利與國外專利的區別在于很多并無太多實用價值，申請人是為申請而申請，做項目也為報項目而報項目；像現在很多單位對論文發表的規定一樣，現在的科研人員發表論文不再像以前他們那時是有表達欲望、有了創新才去寫，而是為了評級、達標，如此惡性循環，于是國家一邊在拼命用錢推這個產業，處在這個產業的科研人員卻越來越浮躁，導致喪失了對自主知識產權的信任。所有這些，其實歸根結底是缺乏創新和改變，比如國家的基金制度，他覺得“先給”不如“后補”；比如考評科研工作者的制度，少一些人為指標，可能就更多一些人注重實際。

王教授說，幾十年來，身為一名科技工作者，在當今日新月異、飛速發展的世界里，不論是教書育人，還是研發科技，每當看到自己帶出來的學生一點點充實著這個行業的隊伍、研制的科技成果一項項轉化成現實生產力，他會覺得很欣慰和驕傲。畢竟，祖國越強大，希望自己能為之錦上添花；不夠強大，則更希望貢獻自己一份力量。而科學的探索是永無止境的，他覺得在自己專攻的齒輪、傳動、CAM軟件以及數控方面還有很多可以去研究的，依然興致盎然，正如整個大行業——還有很多工作要去做。