挑戰“不可能”

投身科海，趙亞平最愛的事情是挑戰“不可能”；扎根科研，趙亞平最大的目標是解決生產實際中的問題。作為東北大學機械與自動化學院教授，他緊密圍繞齒輪嚙合理論、動力學與可靠性展開研究，積極進行新型齒輪傳動開發與研制，取得了不俗的成績。

敢于挑戰“不可能”，才能有創新

很多創新成果在取得以后回望，當時的設想都是三個字——“不可能”。然而，機會往往就蘊藏在這諸多“不可能”之中。趙亞平教授深知這一點。多年來，他鎖定新型環面蝸桿傳動、齒輪嚙合理論等方面進行研究與開發，其創新成果應用前景廣闊，深受學界好評。

二包環面蝸桿傳動具備一系列優良特性，但是對各種誤差變形十分敏感，

限制了其推廣應用。平面二包傳動，由于蝸桿邊齒變尖與根切的限制，使其無法應用于蝸桿多頭數或小傳動比的場合。趙亞平據此提出了雙圓環面二包傳動這種新型環面蝸桿傳動裝置，克服了上述不足。他提出的兩點下山割線法（DPDS方法）是研究線共軛曲面嚙合特性的有力數學工具。在研究過程中，他不但注重考察誘導主曲率和滑動角等局部嚙合特性參數，而且注重考查蝸輪齒面共軛區范圍，蝸桿工作長度及瞬時接觸線的分布等全局嚙合特性，從而豐富發展了蝸桿副的嚙合幾何學。目前，雙圓環面二包傳動作為一種新型機械傳動裝置，已經獲得多項專利授權。

業內人士都知道，標準二包傳動，蝸輪齒面中部存在二次接觸區，瞬時接觸線相互交叉，接觸頻率高，容易發生疲勞點蝕，是蝸輪齒面的薄弱環節?？梢酝ㄟ^角修形，自然地切去蝸輪齒面的二次接觸區，使原接觸區和新接觸區都和蝸桿螺旋面密切，從而大幅度地提高二包傳動的嚙合質量。趙亞平在此基礎上導出了一般化的角修形條件，指出了角修形的物理意義；數字化地論證了原接觸區和新接觸區都和蝸桿螺旋面密切，但密切的程度有所不同；闡述了角修形切除二次接觸區、同時使得蝸桿工作長度變短的機理。相關結果發表于國際期刊Science China Technological Sciences，審稿意見認為：“論文主要內容是對采用作者提出的角修正的雙圓環面二次包絡環面蝸桿傳動齒面嚙合情況進行分析。為此主要工作是建立傳動數學模型及其嚙合特性方程，并進行實例分析。論文對于該種傳動性能研究具有重要的指導意義。有發表價值。雙圓環面二次包絡環面蝸桿傳動屬尚未充分研究和開發的環面蝸桿傳動，開展相關研究，特別是采用修形技術提高其嚙合性能具有一定的理論意義。論文發表具有一定的理論價值。算例丙的蝸桿頭數達到12，遠遠突破一般蝸桿傳動的情況?！毕嚓P論文獲得過湖北省、及湖北省機械工程學會的優秀論文獎勵。目前，該研究已獲得角修正雙圓環面二包傳動及其制造方法的發明專利授權。

除此之外，針對標準傳動存在二次接觸區，嚙合性能有待進一步提高和角修形傳動雖然嚙合性能優良，但制造工藝比較復雜的問題，趙亞平提出了高度修形、中心距修形及傳動比修形等一系列制造工藝簡單且修形效果優秀的修形方案，使得環面蝸桿副雙線接觸的機理有了清晰明確的解釋。同時，他還對環面蝸桿傳動潤滑特性進行了研究，運用彈流潤滑理論和齒輪嚙合理論，導出了任意嚙合點處，卷吸速度、潤滑角和彈流膜厚系數的計算公式。擺脫開材料、載荷等因素的影響，以潤滑角反映成膜條件，以彈流膜厚系數反映油膜厚度，便于衡量整個接觸區內潤滑特性的差異，有利于分析工藝參數對蝸桿副潤滑性能的影響。有關結果曾經在CIST2008ITS-IFToMM2008（北京）學術會議上宣讀，并發表于國際期刊TribologyTransactions。

致力于解決生產實際中的問題

出身工科背景，趙亞平一直希望自己的研究成果能夠得到推廣應用，服務經濟社會發展。為此，他多方探索，并取得了一系列成果。

在生產過程中，由于能夠實現多齒雙線接觸，各類環面蝸桿傳動對各種誤差變形都比較敏感。這是限制環面蝸桿傳動應用推廣的主要問題，也是環面蝸桿傳動的主要不足之處。而解決這個問題辦法之一，是通過失配修形，使得蝸輪副變瞬時線接觸為瞬時的點接觸。當然，這里的所謂點接觸是理論上的。實際上，由于齒面的彈性，受載之后，瞬時接觸點擴展成瞬時接觸橢圓，沿接觸跡線眾瞬時接觸橢圓集成齒面上的接觸區。上述失配修形方法，早已成功應用于錐齒輪傳動和準雙曲面齒輪傳動。但是對于環面蝸桿傳動，相關研究進展比較緩慢，主要是因為，環面蝸桿副的齒面非常復雜，沒有找到有效的方法計算瞬時接觸點。

趙亞平結合自己在相關領域的經驗，提出了兩階段下山割線法（TSDS方法），用于計算失配環面蝸桿傳動的瞬時接觸點。該法無需計算包含偏導數的Jacobi矩陣，對迭代初值的敏感性低，還能克服迭代過程中的奇異性，適宜用來求解復雜的非線性方程組；改進了確定點接觸失配齒輪副瞬時接觸橢圓的局部綜合方法，使得瞬時接觸點鄰域內曲率干涉的判別更為合理；發現以標準蝸桿和Ⅰ型蝸輪相配，組成的失配蝸輪副對各種裝配誤差均不敏感，能夠避免曲率干涉，實現較好的點接觸，而且蝸桿工作部分較長，具備可觀的承載能力；由具體算例計算出蝸輪轉角誤差曲線，表明了它具有近似拋物線形狀，說明所提出的失配方式，具有一定的減輕振動、吸收沖擊的效果。有關結果發表于國際期刊Computer-AidedDesign。

他的研究為失配環面蝸桿副的正確設計奠定了基礎。

雙自由度齒輪嚙合理論的研究，開始于上世紀60年代的前蘇聯，但是可以實際應用的曲率參數計算公式，卻得到的比較晚。對雙自由度嚙合，也還存在較多理論上的模糊之處，妨害了它的應用。趙亞平經過深入研究，指明雙自由度嚙合有退化與非退化兩種形式，給出了退化嚙合的條件，闡述了兩種形式各自的嚙合特性；提出了計算向量的新型表達式；導出了雙自由度嚙合齒輪副誘導法曲率和誘導短程撓率的新型簡潔計算公式，該公式適合于利用計算機進行編程計算；提出雙自由度嚙合齒輪副滑動率的概念，并且給出相應計算公式。有關成果發表于國際期刊Mechanismand Machine Theory，并獲得過湖北省和湖北省機械工程學會的優秀學術論文獎勵。同時，他應用雙自由度嚙合理論，對Archimedes滾刀雙自由度范成圓柱齒輪的嚙合原理進行了研究，給出了提高加工精度的工藝措施。相關成果發表于Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，PartC，Journal of Mechanical Engineering Science等國際期刊。其成果對齒輪加工工藝的改進與加工精度的提高，具有理論指導意義，同時為新型高副共軛傳動機構的創成，做了理論上的準備。

由于突出的研究成果，趙亞平的研究工作獲得了國家自然科學基金、湖北省自然科學基金等方面的支持。其成果更先后獲得第十一屆（2006）湖北省機械工程學會優秀學術論文特等獎、第十一屆（2006）湖北省自然科學優秀學術論文二等獎，第十二屆（2008）湖北省機械工程學會優秀學術論文一等獎，首屆（2010）武漢市自然科學優秀學術論文二等獎……趙亞平的成績已經得到學界的充分認可。

人們常說“青春無畏”，那是因為青春沒有“不可能”。未來。趙亞平教授還將在自己的領域里熱情而執著地探索，繼續書寫一位當代科研工作者的無悔青春！