论文部分内容阅读
李和言，北京理工大学机械与车辆学院副教授，特种车辆研究所副所长。主要研究方向为综合传动技术、传动摩擦与设计，主要从事车辆变速系统集成设计、静液驱动系统和离合器摩擦系统领域的研究工作，当前研究集中在离合器摩擦热失稳方面。]999年获北京理工大学军用车辆学士学位，2004年获车辆工程博士学位。2009.11-2010.12，美国密歇根大学机械工程系访问学者；2014.6-2015.1，美国丹佛大学材料与科学工程系访问学者。荣获国家科技进步奖二等奖1项、国防科技进步奖一等奖2项、北京市教育教学成果奖二等奖1项和北京理工大学青年教师教学基本功比赛一等奖1次，获北京理工大学师德先进个人称号。
大到航空母舰，小到汽车，它们的构造都离不开基础部件，而它们整体性能的提升同样离不开基础部件水平的提高。基础工业就像“齿轮”，只有转动齿轮，才能推动整个行业的发展。
“我的主要工作就是帮助机械行业或是车辆行业的基础部件得到提升，只有加强基础部件，才能提升基础行业，进而对整个行业有帮助。”对自己的研究工作，李和言如是诠释。10余年来，在北京理工大学这片沃土上，他在自己“基础工作”的岗位上不断耕耘，不断创新，始终构筑着心中的理想和蓝图。摸索中前进
1995年，李和言从东北黑龙江一个小镇来到首都北京。对于“为什么选择军用车辆这个专业？”这一问题，朴实的李和言给出的回答也让人觉得实在，“因为这个专业不收费，还不交杂费，而且每个月学校还给150块钱左右的补助，在那个时候已经很不错了。”家庭情况是一方面，但其实在专业选择上对李和言影响比较大的还是他的父亲。在他考大学之前，父亲就为他专业的选择提前来了一趟北京，经过一番“考察”，最终选择了这个看起来比较务实的专业。
4年后，成绩优异的李和言如愿以偿地考上了研究生，师从马彪教授，恰好这时马老师的课题组正在研究我们国家最新式的步兵战车的传动装置，这是当时国家高新工程重点研发项目，李和言庆幸地说：“能赶上这样一个任务不容易”。不断的实践和磨练，渐渐地李和言开始进入到课题研究中，2003年年底项目定型，装备也成功在部队开始使用。“这个装备虽然应用了，但还有很多后续问题需要解决。2004年，博士毕业后李和言选择留校工作，继续在车辆工程研究领域“啃硬骨头”。这一干就是十几年，一直在母校工作到现在。谈到母校，从本科至今，李和言在北京理工大学走过了将近20年的时间，感情自然不言而喻，导师对自己的帮助和影响也让他铭记在心，而最让他受益匪浅的是“母校给我提供了一个平台和空间，并能和具体的工程实际、具体的国防事业相结合，学有所用，这个受益是最大的。”
术业有专攻。几年下来，李和言负责的装备光荣地亮相于国人面前，經过了天安门，参加了2009年国庆阅兵。就在这个时候，李和言决定“走出去”。用他的话说“工作三四年，面临最大的一个瓶颈问题就是自己的学术方向。”“工作的这几年，研究了很多实际产品，但也发现了一些问题。由于工作比较忙，有些问题还没有及时得到解决，还没有探究这些问题背后的真正原因是什么，因此想找一个集中的时间把这些问题理清。”
于是，2009年11月，李和言来到美国密歇根大学机械工程系访学，而令他惊喜的是自己的导师正是离合器摩擦领域的泰斗级人物J.R Barber教授。近一年时间，李和言不仅重新把力学、物理学、机械动力学等专业知识深入学习了一遍，还把原来工程上未解决的问题进行深入研究，不只“知其然”，更“知其所以然”。也就是在这时起，李和言慢慢形成并确定了自己现在的研究方向——离合器摩擦。对李和言来说，这是收获的一年，不仅确定了自己的研究方向，一年内还发表了四五篇高水平论文，同时还申请成功了国家自然科学基金青年基金。这次成功申请，也标志着李和言将自己的科研工作从工程研发向基础研究迈出了重要的一步，而那时他还是一个刚刚30岁出头的年轻人。
从不明确到明确，从只知其然到知其所以然，李和言一直在摸索，一直在前进。
柔和的“传动”
心脏是我们的动力，但是心脏只能参与收缩不能承担重物，我们必须用胳膊和腿进行力的放大和传递。“我们的工作就是研究车的胳膊和腿。如果车轮和履带是车的脚，发动机是车的心脏的话，我们的研究就是让心脏发出的动力良好地到达车轮处，把发动机有限的力和速度进行范围扩大，让它能适应于更复杂的路面和负载。”李和言形象地介绍了自己正在从事的研究工作，“让发动机舒舒服服并柔和地把动力传过去”。
当初为什么选择研究装甲车辆？对这一问题李和言说：“在20世纪80年代中后期，我们的军用车辆发展不太顺利，克服障碍的能力也不够强，再加上海湾战争中一些新技术的出现，我们发现我国的装甲车辆技术已经落后了，所以我们就想设计出更好的传动系统，让发动机有限的功能提高，速度更快一点，调节得更柔和一点。”李和言介绍说，对于研究的产品，从1991年开始预研，1997年产品正式开始研发，到2003年正式运行，“我们用了12年左右的时间实现了先进传动系统的从无到有，然后又用了12年左右的时间从不成熟到成熟，我们还在继续革新的路上。”要跟上时代的脚步，就必须与时俱进。之后的发展中，李和言所在的团队始终在不停地对产品升级更新。“我们现在80%的研究任务都和国防相关，研究的产品至今已有3个系列20多种产品，很多也都参与过国庆阅兵。”
近5年来，李和言作为负责人、副总设计师和主任设计师承担完成了多项型号装备的综合传动装置的研制工作与生产配套工作，还主持和参与完成国家自然科学基金、总装预研、国防“973”、科工局传动专项等项目多项。在坦克装甲车辆综合传动技术及大功率离合器摩擦研究方面，作出了突出的学术贡献，并取得了多项创新型成果。
经过多年努力，在与前辈们的合作中，李和言所在的团队形成了坦克装甲车辆液力机械综合传动装置的动态性能预测设计和优化集成匹配的方法。针对坦克装甲车辆液力机械综合传动高性能与有限空间、重量约束的矛盾，液压、液力、机械等多种传动形式综合与变速、转向、联合制动与操纵等多功能综合的矛盾，分析了综合传动系统各性能耦合与动态演变的内在机理，获得了匹配设计的最佳当量负载工况区间，建立了综合传动系统的性能预测模型和空间需求分析模型，对综合集成的传动方案进行性能优化与空间需求预测设计，实现了动力装置与负载之间的动态性能匹配和有限空间匹配。将液力机械综合传动装置的研制周期由原先的7-8年缩短至2-2.5年。研制了300kW系列、400kW系列液力机械综合传动装置，满足了中轻型履带式装甲车辆的研制与发展需求。该成果荣获工信部国防科学技术进步奖一等奖（2008年）和国家科学技术进步奖二等奖（2012年），并获批发明专利2项。 李和言所在的团队还建立了综合传动装置液压无级转向过渡过程动力学模型，解决了履带车辆转向过程的稳定性控制，解决了履带车辆转向过程动态功率平衡，大功率转向系统设计等难题，实现了履带车辆由机械有级转向向液压无级转向的跨越，并达到国外同类产品的先进水平。该成果荣获国防科学技术进步奖一等奖（2012年），并获批发明专利2项。
此外，李和言团队还揭示了湿式多片式换挡离合器在高能量密度摩擦界面上的热弹耦合作用机制，建立了离合器系统及摩擦界面的摩擦热失稳状态预测模型和界面综合应力分析模型，实现了对实际摩擦过程中的非均匀摩擦状态的定量评估与预测。理论分析和试验测试相结合，初步获得了摩擦界面在实际摩擦过程中的温度场和应力场分布规律，为高速履带式装甲车辆多自由度高转速宽传动范围多挡变速结构设计和换挡规律设计提供了理论支撑，并获批发明专利2项。
“齿轮”上的理想
随着车辆传动系统功率密度的提高，离合器承受的机械载荷和热载荷增加明显，离合器逐渐成为了制约车辆传动系统寿命和性能提升的瓶颈之一。“我们现有的和离合器相关的知识还是一二十年前的”，这让李和言更加迫切要从设计角度来更新和发展与世界接轨的技术，“首先要加强基础部件，只有基础行业的设计水平提升了，才能打好工业基础，进而提高整个行业的水平。”这也是他的“理想”。
“传统离合器设计中一般假设应力场与温度场在界面上呈均匀分布，采用控制滑摩功来降低平均温升，但在离合器使用过程中发现，即使滑摩功在许用范围内，但仍然会出现因摩擦副表面温度过高而失效的情况。”李和言介绍说，湿式多片式离合器以其结构紧凑、功率密度高、变型适应性强而被广泛应用在自动变速器AT、混合驱动系统上，是车辆动力传动系统的关键部件之一。
2015年结题的国家自然基金委面上项目，李和言承担完成了湿式片式离合器摩擦界面热不稳定状态分析模型与验证。针对高摩擦能量密度输入条件，通过探明湿式多片式离合器内部载荷规律和对外输出特性，李和言所在的团队建立了离合器摩擦界面状态分析模型与试验评估系统，获得了各参数对离合器摩擦品质、摩擦性能和磨损特性能的影响规律，为离合器动力学特性和控制特性精确设计提供了精细指导。
李和言还介绍到，基于该成果实现了采用国产铜基粉末冶金摩擦材料的換挡离合器的能量传递密度从700kJ/m2可靠地提高到大于1300kJ/m2将离合器可靠工作寿命提高30%以上，实现综合传动装置整机寿命从不足8000km提高到大于10000km，与国外同类产品的先进水平相当。目前，该成果作为关键内容之一，已通过国防科学技术进步奖一等奖初评。
基础工业好比“齿轮”，只有提高基础产品，打好工业基础后，才能提高整个行业的水平，但这需要有一部分人静下心来认认真真做些基础的事情。这一路走来，李和言说，让自己收获最大的就是面向国防服务，把自己的技术运用到国防技术的攻关上，实现装备的性能提升。“国家的需求，需要有基础行业的支撑”，而李和言就是这一部分静下心来做好基础的事情的人，因为在他的蓝图里，他要转动的是整个中国的“齿轮”。
除了在科研上与时俱进、精益求精，作为教师，李和言对自己也是高标准、高要求。目前，他已指导和协助指导毕业研究生20余名，其中博士生5名。在教学效果上，每年学生给他打出的分数都在95分以上。但对于“老师”这个称谓，李和言始终抱着敬畏之心。古人言，师者，传道受业解惑也。在他看来，能真正称得上老师的人并不多。他还坦言：“教授好当，研究员也好当，最不好当的就是老师。我们能传道、授业，但还没有做到解惑。”
谈到对学生的培养，李和言也有着自己独到的理念。“大学最吸引人的地方，就是给你提供了一个平台让你去试错，而且在这期间试错成本最低，可以随时纠正方向。”“每个学生都要敢于尝试，勇于试错。除此之外，更要有自己的个性。只有这样，才能对社会做出更大的创造性贡献。”而他的这些作风和理念，也深深影响着他的学生们。1
大到航空母舰，小到汽车，它们的构造都离不开基础部件，而它们整体性能的提升同样离不开基础部件水平的提高。基础工业就像“齿轮”，只有转动齿轮，才能推动整个行业的发展。
“我的主要工作就是帮助机械行业或是车辆行业的基础部件得到提升，只有加强基础部件，才能提升基础行业，进而对整个行业有帮助。”对自己的研究工作，李和言如是诠释。10余年来，在北京理工大学这片沃土上，他在自己“基础工作”的岗位上不断耕耘，不断创新，始终构筑着心中的理想和蓝图。摸索中前进
1995年，李和言从东北黑龙江一个小镇来到首都北京。对于“为什么选择军用车辆这个专业？”这一问题，朴实的李和言给出的回答也让人觉得实在，“因为这个专业不收费，还不交杂费，而且每个月学校还给150块钱左右的补助，在那个时候已经很不错了。”家庭情况是一方面，但其实在专业选择上对李和言影响比较大的还是他的父亲。在他考大学之前，父亲就为他专业的选择提前来了一趟北京，经过一番“考察”，最终选择了这个看起来比较务实的专业。
4年后，成绩优异的李和言如愿以偿地考上了研究生，师从马彪教授，恰好这时马老师的课题组正在研究我们国家最新式的步兵战车的传动装置，这是当时国家高新工程重点研发项目，李和言庆幸地说：“能赶上这样一个任务不容易”。不断的实践和磨练，渐渐地李和言开始进入到课题研究中，2003年年底项目定型，装备也成功在部队开始使用。“这个装备虽然应用了，但还有很多后续问题需要解决。2004年，博士毕业后李和言选择留校工作，继续在车辆工程研究领域“啃硬骨头”。这一干就是十几年，一直在母校工作到现在。谈到母校，从本科至今，李和言在北京理工大学走过了将近20年的时间，感情自然不言而喻，导师对自己的帮助和影响也让他铭记在心，而最让他受益匪浅的是“母校给我提供了一个平台和空间，并能和具体的工程实际、具体的国防事业相结合，学有所用，这个受益是最大的。”
术业有专攻。几年下来，李和言负责的装备光荣地亮相于国人面前，經过了天安门，参加了2009年国庆阅兵。就在这个时候，李和言决定“走出去”。用他的话说“工作三四年，面临最大的一个瓶颈问题就是自己的学术方向。”“工作的这几年，研究了很多实际产品，但也发现了一些问题。由于工作比较忙，有些问题还没有及时得到解决，还没有探究这些问题背后的真正原因是什么，因此想找一个集中的时间把这些问题理清。”
于是，2009年11月，李和言来到美国密歇根大学机械工程系访学，而令他惊喜的是自己的导师正是离合器摩擦领域的泰斗级人物J.R Barber教授。近一年时间，李和言不仅重新把力学、物理学、机械动力学等专业知识深入学习了一遍，还把原来工程上未解决的问题进行深入研究，不只“知其然”，更“知其所以然”。也就是在这时起，李和言慢慢形成并确定了自己现在的研究方向——离合器摩擦。对李和言来说，这是收获的一年，不仅确定了自己的研究方向，一年内还发表了四五篇高水平论文，同时还申请成功了国家自然科学基金青年基金。这次成功申请，也标志着李和言将自己的科研工作从工程研发向基础研究迈出了重要的一步，而那时他还是一个刚刚30岁出头的年轻人。
从不明确到明确，从只知其然到知其所以然，李和言一直在摸索，一直在前进。
柔和的“传动”
心脏是我们的动力，但是心脏只能参与收缩不能承担重物，我们必须用胳膊和腿进行力的放大和传递。“我们的工作就是研究车的胳膊和腿。如果车轮和履带是车的脚，发动机是车的心脏的话，我们的研究就是让心脏发出的动力良好地到达车轮处，把发动机有限的力和速度进行范围扩大，让它能适应于更复杂的路面和负载。”李和言形象地介绍了自己正在从事的研究工作，“让发动机舒舒服服并柔和地把动力传过去”。
当初为什么选择研究装甲车辆？对这一问题李和言说：“在20世纪80年代中后期，我们的军用车辆发展不太顺利，克服障碍的能力也不够强，再加上海湾战争中一些新技术的出现，我们发现我国的装甲车辆技术已经落后了，所以我们就想设计出更好的传动系统，让发动机有限的功能提高，速度更快一点，调节得更柔和一点。”李和言介绍说，对于研究的产品，从1991年开始预研，1997年产品正式开始研发，到2003年正式运行，“我们用了12年左右的时间实现了先进传动系统的从无到有，然后又用了12年左右的时间从不成熟到成熟，我们还在继续革新的路上。”要跟上时代的脚步，就必须与时俱进。之后的发展中，李和言所在的团队始终在不停地对产品升级更新。“我们现在80%的研究任务都和国防相关，研究的产品至今已有3个系列20多种产品，很多也都参与过国庆阅兵。”
近5年来，李和言作为负责人、副总设计师和主任设计师承担完成了多项型号装备的综合传动装置的研制工作与生产配套工作，还主持和参与完成国家自然科学基金、总装预研、国防“973”、科工局传动专项等项目多项。在坦克装甲车辆综合传动技术及大功率离合器摩擦研究方面，作出了突出的学术贡献，并取得了多项创新型成果。
经过多年努力，在与前辈们的合作中，李和言所在的团队形成了坦克装甲车辆液力机械综合传动装置的动态性能预测设计和优化集成匹配的方法。针对坦克装甲车辆液力机械综合传动高性能与有限空间、重量约束的矛盾，液压、液力、机械等多种传动形式综合与变速、转向、联合制动与操纵等多功能综合的矛盾，分析了综合传动系统各性能耦合与动态演变的内在机理，获得了匹配设计的最佳当量负载工况区间，建立了综合传动系统的性能预测模型和空间需求分析模型，对综合集成的传动方案进行性能优化与空间需求预测设计，实现了动力装置与负载之间的动态性能匹配和有限空间匹配。将液力机械综合传动装置的研制周期由原先的7-8年缩短至2-2.5年。研制了300kW系列、400kW系列液力机械综合传动装置，满足了中轻型履带式装甲车辆的研制与发展需求。该成果荣获工信部国防科学技术进步奖一等奖（2008年）和国家科学技术进步奖二等奖（2012年），并获批发明专利2项。 李和言所在的团队还建立了综合传动装置液压无级转向过渡过程动力学模型，解决了履带车辆转向过程的稳定性控制，解决了履带车辆转向过程动态功率平衡，大功率转向系统设计等难题，实现了履带车辆由机械有级转向向液压无级转向的跨越，并达到国外同类产品的先进水平。该成果荣获国防科学技术进步奖一等奖（2012年），并获批发明专利2项。
此外，李和言团队还揭示了湿式多片式换挡离合器在高能量密度摩擦界面上的热弹耦合作用机制，建立了离合器系统及摩擦界面的摩擦热失稳状态预测模型和界面综合应力分析模型，实现了对实际摩擦过程中的非均匀摩擦状态的定量评估与预测。理论分析和试验测试相结合，初步获得了摩擦界面在实际摩擦过程中的温度场和应力场分布规律，为高速履带式装甲车辆多自由度高转速宽传动范围多挡变速结构设计和换挡规律设计提供了理论支撑，并获批发明专利2项。
“齿轮”上的理想
随着车辆传动系统功率密度的提高，离合器承受的机械载荷和热载荷增加明显，离合器逐渐成为了制约车辆传动系统寿命和性能提升的瓶颈之一。“我们现有的和离合器相关的知识还是一二十年前的”，这让李和言更加迫切要从设计角度来更新和发展与世界接轨的技术，“首先要加强基础部件，只有基础行业的设计水平提升了，才能打好工业基础，进而提高整个行业的水平。”这也是他的“理想”。
“传统离合器设计中一般假设应力场与温度场在界面上呈均匀分布，采用控制滑摩功来降低平均温升，但在离合器使用过程中发现，即使滑摩功在许用范围内，但仍然会出现因摩擦副表面温度过高而失效的情况。”李和言介绍说，湿式多片式离合器以其结构紧凑、功率密度高、变型适应性强而被广泛应用在自动变速器AT、混合驱动系统上，是车辆动力传动系统的关键部件之一。
2015年结题的国家自然基金委面上项目，李和言承担完成了湿式片式离合器摩擦界面热不稳定状态分析模型与验证。针对高摩擦能量密度输入条件，通过探明湿式多片式离合器内部载荷规律和对外输出特性，李和言所在的团队建立了离合器摩擦界面状态分析模型与试验评估系统，获得了各参数对离合器摩擦品质、摩擦性能和磨损特性能的影响规律，为离合器动力学特性和控制特性精确设计提供了精细指导。
李和言还介绍到，基于该成果实现了采用国产铜基粉末冶金摩擦材料的換挡离合器的能量传递密度从700kJ/m2可靠地提高到大于1300kJ/m2将离合器可靠工作寿命提高30%以上，实现综合传动装置整机寿命从不足8000km提高到大于10000km，与国外同类产品的先进水平相当。目前，该成果作为关键内容之一，已通过国防科学技术进步奖一等奖初评。
基础工业好比“齿轮”，只有提高基础产品，打好工业基础后，才能提高整个行业的水平，但这需要有一部分人静下心来认认真真做些基础的事情。这一路走来，李和言说，让自己收获最大的就是面向国防服务，把自己的技术运用到国防技术的攻关上，实现装备的性能提升。“国家的需求，需要有基础行业的支撑”，而李和言就是这一部分静下心来做好基础的事情的人，因为在他的蓝图里，他要转动的是整个中国的“齿轮”。
除了在科研上与时俱进、精益求精，作为教师，李和言对自己也是高标准、高要求。目前，他已指导和协助指导毕业研究生20余名，其中博士生5名。在教学效果上，每年学生给他打出的分数都在95分以上。但对于“老师”这个称谓，李和言始终抱着敬畏之心。古人言，师者，传道受业解惑也。在他看来，能真正称得上老师的人并不多。他还坦言：“教授好当，研究员也好当，最不好当的就是老师。我们能传道、授业，但还没有做到解惑。”
谈到对学生的培养，李和言也有着自己独到的理念。“大学最吸引人的地方，就是给你提供了一个平台让你去试错，而且在这期间试错成本最低，可以随时纠正方向。”“每个学生都要敢于尝试，勇于试错。除此之外，更要有自己的个性。只有这样，才能对社会做出更大的创造性贡献。”而他的这些作风和理念，也深深影响着他的学生们。1