石寶樞，李國豪，李鑫

(1.浙江眾達傳動股份有限公司，浙江 金華 321025；2.襄陽汽車軸承股份有限公司，湖北 襄陽 441022;3.寧波圣龍汽車動力系統(tǒng)股份有限公司，浙江 寧波 315104)

國內(nèi)、外軸承及相關(guān)企業(yè)成功與失敗的經(jīng)驗說明，現(xiàn)代企業(yè)在市場上的競爭力，已從過去的單純以成本與質(zhì)量為主的競爭轉(zhuǎn)向以新產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計的綜合能力為主的新一輪競爭?，F(xiàn)代企業(yè)的競爭，越來越突出地表現(xiàn)為產(chǎn)品研發(fā)能力的競爭。所以，軸承及相關(guān)企業(yè)的科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，呼喚著優(yōu)秀的研發(fā)工程師。而如何做一位優(yōu)秀的研發(fā)工程師，如何提高產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計水平，是每一位研發(fā)工程師所面對的異常重要和緊迫的課題。

1 研發(fā)工程師應(yīng)具備的素質(zhì)和意識

素質(zhì)是指一個人的品德、知識、經(jīng)驗和能力的綜合；意識是指一個人對客觀事物的反映。要成為一位優(yōu)秀的軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)工程師，必須同時具備下述6項素質(zhì)和10種意識。

1.1 6項素質(zhì)

1.1.1 淵博的學識

作為研發(fā)工程師，根據(jù)其所從事的專業(yè)，應(yīng)具有不同門類的知識結(jié)構(gòu)。要全面、系統(tǒng)、準確、深入地通曉與掌握本行業(yè)、本領(lǐng)域相關(guān)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識。軸承及相關(guān)產(chǎn)品具有多學科融合、交叉的特點。所以，該類產(chǎn)品的研發(fā)工程師要具有本專業(yè)橫向拓展、跨專業(yè)的理解和分析能力。只有具備扎實、淵博的自然科學和工程技術(shù)等基礎(chǔ)知識，才能為產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計及制造等專業(yè)技術(shù)工作積累深厚的理論功底，奠定堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，這是做好軸承及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)工作的前提。

1.1.2 遠見卓識的洞悉力

作為軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)工程師，要站在本行業(yè)、本領(lǐng)域科技發(fā)展的前沿，占領(lǐng)制高點。全面、系統(tǒng)和詳細地了解本行業(yè)、本領(lǐng)域的歷史和現(xiàn)狀，隨時掌握本行業(yè)、本領(lǐng)域科技發(fā)展的動態(tài)，與時俱進。要站在本行業(yè)發(fā)展的高度去看問題，具有寬廣的視野、卓越的遠見、清晰的思路和深邃的洞悉力。要不斷接受新事物，推廣新技術(shù)，以促進本領(lǐng)域的科技進步。

1.1.3 精湛和過硬的崗位技能

作為研發(fā)工程師，應(yīng)具備精湛和過硬的崗位技能。如軸承及相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計崗位，要具備熟練的識圖能力、繪圖能力、軟件應(yīng)用能力、信息處理能力、采用標準的能力、良好的文檔處理能力和語言能力等。這是做好軸承及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)工作的必要條件。

軸承及相關(guān)產(chǎn)品有較高的科技含量，若對該類產(chǎn)品進行深層次機理的探究，必須要有全面、系統(tǒng)、精深和熟練的數(shù)學基礎(chǔ)。要具備將工程問題抽象成數(shù)學模型的能力，具備熟練求解和精確計算的能力，對計算的結(jié)果要具備分析與評價的能力。例如：筆者進行的各種等速萬向節(jié)傳動軸總成的研發(fā)與設(shè)計，經(jīng)不斷的探索與潛心的鉆研，總結(jié)出各種設(shè)計、工藝及檢測等數(shù)學計算公式800余個，在國家級各種核心期刊發(fā)表的40余篇學術(shù)論文中，大多數(shù)是設(shè)計計算方面的內(nèi)容。所以，數(shù)學是通往科學殿堂的鑰匙，是軸承及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計的工具和重要方法，甚至是唯一的方法。

1.1.4 豐富的實際工作經(jīng)驗

作為研發(fā)工程師，要善于學習、觀察、積累和總結(jié)以往工作中的經(jīng)驗，借鑒前人和他人成功的經(jīng)驗，吸取其失敗的教訓。對軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，要全面和系統(tǒng)地探尋其規(guī)律，減少或避免工作失誤，少走彎路，提高產(chǎn)品研發(fā)的質(zhì)量和效率。例如：筆者在組織開發(fā)、設(shè)計比亞迪汽車各種輪轂軸承和等速萬向節(jié)傳動軸總成等產(chǎn)品時，充分吸取了國內(nèi)、外同行設(shè)計失敗的教訓，不盲目照搬國外樣品，進行自主創(chuàng)新設(shè)計，一舉獲得了成功。如果沒有多年的經(jīng)驗積累，難免要經(jīng)過長時間的摸索，甚至要走很多彎路。

1.1.5 良好的綜合能力

（1） 菌懸液的制備。將供試菌金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌分別接種到斜面牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，再培養(yǎng)18～24 h，取出后使用5 mL無菌生理鹽水洗出，稀釋成質(zhì)量濃度為1×107～1×108CFU/mL的菌懸液置于無菌操作室內(nèi)備用。

作為研發(fā)工程師，應(yīng)具備良好的綜合能力。軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計，不僅要精通產(chǎn)品知識，也要熟悉相關(guān)的設(shè)備、工藝、工裝及檢測等專業(yè)知識。研發(fā)工程師要具備良好的語言和文字表達能力、協(xié)調(diào)能力、社交能力、觀察試驗能力、調(diào)查研究能力、規(guī)劃設(shè)計能力和總結(jié)提高能力。要花費一定的時間和精力深入實際和生產(chǎn)現(xiàn)場，對日常眾多的生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量等繁雜和棘手的問題，要善于全面、科學、深入、細致、務(wù)實、清晰和透徹的分析，準確、果斷地判斷，合情合理地溝通，進而迅速、創(chuàng)造性地加以解決和處理。力求使理論與實際相結(jié)合，原則性與靈活性相結(jié)合。做到既滿足用戶的質(zhì)量要求，又能最大限度地提高效率、降低成本，使質(zhì)量、效率和成本達到最佳的狀態(tài)。

1.1.6 踏實的作風和認真的態(tài)度

作為研發(fā)工程師，還要有堅持真理、開拓進取的精神；誠實守信、敬業(yè)愛崗、樂于奉獻的優(yōu)秀品德；兢兢業(yè)業(yè)、踏踏實實、雷厲風行的工作作風；養(yǎng)成嚴謹、細膩的工作習慣。特別是認認真真的工作態(tài)度，認真度是事業(yè)成功、個人成長的關(guān)鍵，更是不可或缺的職業(yè)美德。

1.2 10種意識

1.2.1 大局意識

產(chǎn)品研發(fā)涉及到技術(shù)、經(jīng)濟的方方面面，也是涉及到橫向和縱向多個部門的全局性的綜合性工作。所以，研發(fā)工程師應(yīng)站在全局的高度，具有大局意識。包括思考問題、做事情、一系列技術(shù)方案的確定及工作輸出等，不要計較某部門或某個人暫時的、一時一事的得失，要從大局出發(fā)，局部利益服從整體利益，以獲得全局性的綜合效益。

1.2.2 質(zhì)量意識

產(chǎn)品研發(fā)的根本目的是設(shè)計出的軸承及相關(guān)產(chǎn)品滿足客戶規(guī)定的功能要求。所以，研發(fā)工程師必須堅定不移地樹立質(zhì)量意識，使產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計的一切工作輸出(技術(shù)文件、圖紙等)達到規(guī)定的技術(shù)、質(zhì)量指標，滿足產(chǎn)品必要的功能和可靠性等質(zhì)量要求。

所謂標準，是為了在一定范圍內(nèi)獲得最佳的秩序，對重復性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，標準產(chǎn)生的客觀基礎(chǔ)是科學、技術(shù)和經(jīng)驗的綜合成果。軸承及相關(guān)產(chǎn)品的標準化程度非常高，所以，貫徹和執(zhí)行標準可獲得最好的質(zhì)量、最高的效率、最低的成本和最佳的秩序，也是國家非常重要的技術(shù)經(jīng)濟政策。實際上，產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計的過程，就是貫徹和執(zhí)行有關(guān)標準的過程，也是每位研發(fā)工程師必備的素質(zhì)和基本功。必須真正地使產(chǎn)品設(shè)計最大限度地實現(xiàn)標準化、系列化、通用化和最優(yōu)化。

1.2.4 效率意識

軸承及相關(guān)產(chǎn)品的市場競爭異常激烈。作為研發(fā)工程師，一定要有效率意識，效率包括工作(產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計)效率和工作輸出效率(設(shè)計產(chǎn)品的加工周期)。要最大限度地縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計的速度。在確認各項設(shè)計方案時，首先考慮的是在滿足必要功能和質(zhì)量的前提下，最大限度地提高產(chǎn)品的加工效率和自動化程度。

1.2.5 成本意識

作為研發(fā)工程師，要有經(jīng)濟頭腦，具有成本意識。軸承及相關(guān)產(chǎn)品在市場上的競爭，最突出的表現(xiàn)就是價格上的競爭，所以，研發(fā)和設(shè)計的軸承及相關(guān)產(chǎn)品必須考慮經(jīng)濟性。確定的技術(shù)方案和設(shè)計的產(chǎn)品，力求做到以最少的投入和最低的運行成本達到規(guī)定的效果。

1.2.6 服務(wù)意識

軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)是一個龐大的系統(tǒng)工程。不是一兩個人所能完成的，也不是一兩個部門所能承擔的，需要技術(shù)部門與非技術(shù)部門之間的配合，需要企業(yè)內(nèi)部與外部之間的合作。所以，研發(fā)工程師要有服務(wù)意識。對與產(chǎn)品研發(fā)有關(guān)的企業(yè)內(nèi)部與外部、橫向和縱向的所有部門和他人提供技術(shù)支持和技術(shù)服務(wù)，相機處理各種問題，這是研發(fā)工程師不可忽視的一項十分重要的份內(nèi)工作。只有這樣，才能使軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計工作順利開展。

1.2.7 現(xiàn)場意識

研發(fā)工程師要有現(xiàn)場意識，研發(fā)和設(shè)計的軸承及相關(guān)產(chǎn)品必須考慮工藝性，要充分考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備、工裝、夾具、刃具、檢具等的實際狀況及可行性。還要經(jīng)常深入到生產(chǎn)一線，分析和解決各種實際問題，積累并總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗，持續(xù)改進并完善設(shè)計。

1.2.8 創(chuàng)新意識

創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的動力。作為研發(fā)工程師必須要有創(chuàng)新意識。軸承及相關(guān)產(chǎn)品不會停留在一個水平上，總是在不斷推陳出新，總是在探索中前進，在創(chuàng)新中發(fā)展。

1.2.9 科學意識

科學發(fā)展觀是產(chǎn)品研發(fā)事業(yè)的指導思想，研發(fā)工程師必須牢固地樹立科學意識。要用科學的原理和方法分析問題和解決問題，產(chǎn)品設(shè)計要嚴謹務(wù)實，一絲不茍，精益求精。在充分學習和借鑒國內(nèi)、外同行及他人先進技術(shù)和經(jīng)驗的同時，絕不盲目迷信，絕不隨波逐流，絕不硬性照搬，要敢于創(chuàng)新和突破并執(zhí)著于它。

1.2.10 學習意識

荀子說：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海?！本褪钦f，學問絕非一朝一夕所成，而是需要日日夜夜、涓涓細流的持久性積累。事實上，一位工程師的知識，大約10%是在大學獲得的，90%是在漫長的生活和工作實踐中不斷學習、更新、積累和補充的。所以，研發(fā)工程師要有學習意識，只有不斷學習，才能不斷提高自己的設(shè)計水平。

2 產(chǎn)品研發(fā)的“3高”原則

2.1 高起點

軸承及相關(guān)產(chǎn)品是至關(guān)重要的機械基礎(chǔ)件，其性能直接影響著主機的性能。所以，對軸承及相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的起點要高，要站在本行業(yè)及本領(lǐng)域科技發(fā)展的前沿和制高點，不斷滿足主機的新要求，高起點地制定產(chǎn)品的各項技術(shù)和質(zhì)量指標。例如，現(xiàn)代汽車對其軸承及等速萬向節(jié)傳動軸總成產(chǎn)品普遍的要求是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、承載能力強、耐沖擊、低噪聲及壽命長等，如這些關(guān)鍵性能指標定得過低，難以滿足整車的質(zhì)量要求。但“高起點”并非要盲目地追求功能過剩的高指標，產(chǎn)品設(shè)計要建立在準確地理解和把握該產(chǎn)品的各項使用性能的基礎(chǔ)上。

2.2 高質(zhì)量

要全面、準確和清晰地了解主機對產(chǎn)品的質(zhì)量要求，確定的一切技術(shù)工作輸出(技術(shù)文件、圖紙等)始終要確保該產(chǎn)品的使用性能、安全性能和可靠性能。

2.3 高效益

產(chǎn)品研發(fā)的根本目的就是設(shè)計的產(chǎn)品在充分滿足使用性能的前提下，獲得良好、綜合的經(jīng)濟效益和社會效益。所以，確定的一切技術(shù)工作輸出(技術(shù)文件、圖紙等)，要能夠?qū)崿F(xiàn)最高的加工效率、最低的成本，實現(xiàn)產(chǎn)品的效益指標。

3 產(chǎn)品研發(fā)的7個設(shè)計原則

3.1 自主設(shè)計

對軸承及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計，在充分學習和借鑒國內(nèi)、外同行及他人先進技術(shù)和經(jīng)驗的同時，更要依靠自身的力量，即用自己的知識、經(jīng)驗、能力、智慧、想象力、創(chuàng)造力和對產(chǎn)品的理解能力進行自主設(shè)計。只有這樣，才能牢牢掌握產(chǎn)品核心技術(shù)而不受制于人，并可不斷提高自身的專業(yè)技術(shù)水準和應(yīng)變能力。

3.2 正向設(shè)計

所謂正向設(shè)計就是無現(xiàn)成的資料和樣品可供參考，根據(jù)待設(shè)計產(chǎn)品的市場需求、使用功能、條件和技術(shù)及質(zhì)量等要求，在全面、系統(tǒng)、科學、正確、深入、細致和透徹地掌握該產(chǎn)品的機理和規(guī)律的基礎(chǔ)上，運用各種現(xiàn)代化的設(shè)計方法，對軸承及相關(guān)產(chǎn)品進行系統(tǒng)和精確的設(shè)計。做到知其然、還要知其所以然，真正實現(xiàn)科學、先進、可靠和合理的設(shè)計。

3.3 創(chuàng)新設(shè)計

軸承及相關(guān)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計至少可從以下幾方面思考：(1)利用形態(tài)變換進行創(chuàng)新設(shè)計，如改變產(chǎn)品的形狀、位置、數(shù)目及尺寸等，可以得到不同的結(jié)構(gòu)方案；(2)利用相互關(guān)系變換進行創(chuàng)新設(shè)計，如改變產(chǎn)品2種或2種以上零部件之間的運動形式、結(jié)合方式及鎖合方式等，可以得到不同的結(jié)構(gòu)方案；(3)利用功能變換進行創(chuàng)新設(shè)計，如改變產(chǎn)品的物理、力學性能。

然后，再進行選擇和優(yōu)化，可得到最終的創(chuàng)新設(shè)計結(jié)果。但軸承及相關(guān)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，要走出幾個誤區(qū)，并注意以下幾點：(1)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)并非越復雜越好，在滿足必要功能的前提下，結(jié)構(gòu)越簡單越好；(2)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)并非越離奇越好，不要刻意、片面和脫離實際地追求古怪、離奇及難以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，一定要考慮其可行性；(3)創(chuàng)新要有利于提高產(chǎn)品的性能和加工效率，否則，是無意義的創(chuàng)新；(4)創(chuàng)新要有利于降低成本，否則，創(chuàng)造不出效益。

3.4 最優(yōu)化設(shè)計

對任何一位設(shè)計者來說，總希望作出最優(yōu)的設(shè)計方案，使所設(shè)計的軸承及相關(guān)產(chǎn)品具有最好的使用性能、最低的材料消耗與制造成本，以獲得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。這就要使各零部件和結(jié)構(gòu)要素實現(xiàn)科學、合理及最佳的匹配，以實現(xiàn)整個產(chǎn)品系統(tǒng)的最優(yōu)化。軸承及相關(guān)產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計包括以下內(nèi)容：(1)將設(shè)計問題的物理模型轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學模型，建立數(shù)學模型時要選取設(shè)計變量，列出目標函數(shù)(目標函數(shù)是設(shè)計問題所要求的最優(yōu)指標與設(shè)計變量之間的函數(shù))，給出約束條件；(2)在給定的載荷或環(huán)境等條件下，采用適當?shù)淖顑?yōu)化方法，求解數(shù)學模型，求目標函數(shù)的極值或最優(yōu)值。

3.5 標準化設(shè)計

標準化程度是衡量產(chǎn)品水平的至關(guān)重要的指標。所以，標準化設(shè)計必須貫穿與軸承及相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的全過程，使圖樣和技術(shù)文件達到完整、正確、統(tǒng)一和清晰。產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)最大限度地采用標準件、通用件，以獲得最好的質(zhì)量、最高的效率、最低的成本和最佳的秩序。

3.6 系列化設(shè)計

軸承及相關(guān)產(chǎn)品的顯著特點就是品種繁多、規(guī)格龐雜，故對該類產(chǎn)品進行系列化設(shè)計具有極為重要的意義。將產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)和尺寸等做出科學及合理的規(guī)劃，確定先進、合理和適用的產(chǎn)品系列，以協(xié)調(diào)同類型產(chǎn)品之間的關(guān)系，使整個產(chǎn)品系列結(jié)構(gòu)優(yōu)化，功能最佳。

系列設(shè)計是以基型(基型是系列內(nèi)最有代表性、規(guī)格適中、用量較大、生產(chǎn)較普遍、結(jié)構(gòu)較先進及很有發(fā)展前途的型號)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，對整個系列產(chǎn)品所進行的技術(shù)設(shè)計，其方法是：(1)首先在系列內(nèi)選擇基型；(2)在充分考慮系列內(nèi)產(chǎn)品之間通用的基礎(chǔ)上，對基型產(chǎn)品進行技術(shù)設(shè)計；(3)在設(shè)計全系列的各種規(guī)格產(chǎn)品時，要充分利用結(jié)構(gòu)典型化和零部件通用化等方法，擴大通用化程度(即橫向擴展)；(4)設(shè)計變型產(chǎn)品或變型系列時，變型與基型要最大限度地通用，盡量做到只增加少數(shù)專用件即可發(fā)展一個變型產(chǎn)品或變型系列(即縱向擴展)。

3.7 通用化設(shè)計

按照互換性原則進行設(shè)計，即通用化設(shè)計，有利于高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，大大簡化零部件的設(shè)計、制造和裝配過程，對縮短生產(chǎn)周期、提高效率、降低成本、便于使用和維修等均具有十分重要的意義。

4 設(shè)計舉例和實施效果

筆者進行的各種等速萬向節(jié)傳動軸總成產(chǎn)品設(shè)計的全過程，就是遵循以上原則。不盲目照搬國外樣品，根據(jù)產(chǎn)品的深層次機理和使用特點，對產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)等均進行了創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計。使結(jié)構(gòu)先進、合理，提高了承載能力和可靠性，簡化了工藝，提高了加工效率，降低了成本。

在設(shè)計過程中，系統(tǒng)地掌握了多種等速萬向節(jié)傳動軸總成的核心技術(shù)，擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)。其中，有16項被授予發(fā)明和實用新型專利。

如自主設(shè)計的比亞迪F0，F(xiàn)3和F6等車型的等速萬向節(jié)傳動軸總成產(chǎn)品，均一次性通過了靜扭、15萬次扭轉(zhuǎn)疲勞、7項綜合性能、可靠性和耐久性、8萬公里高速和強化路等嚴苛的試驗。不僅排除了極易發(fā)生的各種質(zhì)量問題，而且各項技術(shù)及質(zhì)量指標明顯超過了國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的水平。又如：汽車用球籠式等速萬向節(jié)，有幾千種不同規(guī)格的產(chǎn)品，尺寸非常雜亂，但幾何結(jié)構(gòu)基本相同。必須進行標準化、系列化和通用化設(shè)計，否則，后續(xù)的一切工作將一籌莫展。以用量最大、最普遍、最成熟、規(guī)格適中和最有代表性的BJ95為基型進行設(shè)計。然后，再根據(jù)鐘形殼的最大外徑尺寸，以標準鋼球直徑為主要參數(shù)，規(guī)范成10個尺寸系列，每一系列的鋼球和保持架均通用，內(nèi)部主要尺寸完全統(tǒng)一。且可向橫向和縱向擴展，發(fā)展成任意規(guī)格的球籠式等速萬向節(jié)產(chǎn)品。設(shè)計的系列產(chǎn)品圖樣統(tǒng)一發(fā)放，統(tǒng)一管理，集中修改，保持了高度的互換性，便于組織專業(yè)化量產(chǎn)，利于維修和配套，創(chuàng)造了顯著的綜合效益。

5 結(jié)束語

經(jīng)過多年的設(shè)計實踐和不斷探索，總結(jié)出做好一位優(yōu)秀的研發(fā)工程師應(yīng)當同時具備的6項素質(zhì)和10種意識，概括出軸承及相關(guān)產(chǎn)品(如各種等速萬向節(jié)傳動軸總成)研發(fā)的“3高7設(shè)計”原則。相信隨著產(chǎn)品設(shè)計理念的不斷拓展和創(chuàng)新，必將推動軸承及相關(guān)產(chǎn)品的科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。