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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目名稱：小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院：
機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)（班級(jí)）：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化英語1班
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
評(píng)閱人：
院 長 ：
小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)
總計(jì)：畢業(yè)論文：
表 格：
插 圖：
摘要
中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢必定是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，減少二氧化碳排放。著力打造低耗、低排、節(jié)約能源的低碳經(jīng)濟(jì)勢在必行。中國十多億人口的現(xiàn)狀下，食用油的消耗是巨大的，因此榨油是能源耗費(fèi)大戶，而榨油所產(chǎn)生的廢料則需要大量的處理。因此，打造“低碳經(jīng)濟(jì)”，油渣壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)義不容辭。
本文設(shè)計(jì)的題目是油渣壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)。油渣壓塊機(jī)壓出的產(chǎn)品是用來做飼料或肥料的。經(jīng)過實(shí)踐和不斷的改進(jìn)，油渣壓塊機(jī)已日臻完善。油渣壓塊機(jī)具有自動(dòng)化程度高、產(chǎn)量高、價(jià)格低、耗電少、操作簡單、環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)。因而油渣壓塊機(jī)可廣泛應(yīng)用壓制各種榨油物榨油后所剩的渣滓。
本文在通過了解國內(nèi)、國外各種類型的壓塊機(jī)之后，利用簡化力學(xué)模型計(jì)算了油渣壓塊機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，通過分析機(jī)器工作時(shí)所需的動(dòng)力來確定電動(dòng)機(jī)的選擇，平模和壓輥組成的碾壓裝置的設(shè)計(jì)，并對(duì)油渣壓塊機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主軸的尺寸、長度、結(jié)構(gòu)的確定以及強(qiáng)度校核等，完成用于壓縮油渣的油渣壓塊機(jī)。
關(guān)鍵詞：平模壓縮成型技術(shù)、低碳經(jīng)濟(jì)、壓塊機(jī)
ABSTRACT
The trend of China’s economic development must be to develop a low-carbon economy and reduce carbon dioxide emissions. It is imperative to focus on building a low-carbon economy with low consumption, low emissions, and energy conservation. Under the current situation of more than one billion people in China, the consumption of edible oil is huge, so oil extraction is a big energy consumer, and the waste generated by oil extraction requires a lot of processing. Therefore, to create a "low-carbon economy", the design of the oil residue briquetting machine is incumbent.
The design of this paper is the design of the oil residue briquetting machine. The product pressed by the oil residue press is used for feed or fertilizer. After practice and continuous improvement, the oil residue briquetting machine has been improved. The oil dregs briquetting machine has the advantages of high automation, high output, low price, low power consumption, simple operation, and no environmental pollution. Therefore, the residue press can be widely used to suppress the residue left after pressing various oils.
This article through the understanding of domestic and foreign various types of block making machine, using the simplified mechanics model for calculating the main technical parameters of diesel block making machine, through the analysis of the power of machine work required to determine the choice of motor, flat die and roller, roller compaction device design, and the drive system of diesel block making machine to carry on the design, the determination of the size, length, structure, main shaft and strength check, etc., used to compress diesel diesel block making machine.
Keywords: flat die compression molding technology, low carbon economy, briquetting machine
2
目 錄
摘要 1
ABSTRACT 2
緒論 1
1 選題的背景意義 1
2 油渣壓塊機(jī)的概述 1
2.1 油渣壓塊機(jī)的工作原理 2
2.2 油渣壓塊機(jī)的工作性能 2
3 油渣壓塊機(jī)分類及性能比較 2
4 壓塊機(jī)的發(fā)展趨勢 5
1 油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定 6
1.1 壓塊機(jī)機(jī)身方案的確定 6
1.2 壓塊機(jī)整體傳動(dòng)方案的選擇 6
2 油渣壓塊機(jī)動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)比的確定 7
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 7
2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 9
2.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算 9
2.2.2 傳動(dòng)比的分配 10
3 油渣壓塊機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)及校核 11
3.1 V帶的設(shè)計(jì)及校核 11
3.2 錐齒輪減速傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核 14
3.3 主軸的設(shè)計(jì)及校核 16
3.3.1 主軸的材料的選擇 17
3.3.2 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
3.3.3 軸各軸段結(jié)構(gòu)的確定 17
3.3.4 軸的強(qiáng)度校核 19
3.4 油渣壓塊機(jī)平模的設(shè)計(jì) 20
3.5 油渣壓塊機(jī)壓輥的設(shè)計(jì) 21
4 結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 25
附錄1：外文翻譯 26
附錄2：外文原文 30
小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)
緒論
1 選題的背景意義
壓塊機(jī)廣泛應(yīng)用于各種物料壓縮加工的領(lǐng)域，各種物料在進(jìn)行加工壓縮成塊狀后方便我們儲(chǔ)存和運(yùn)輸，能夠大幅度減少我們所需要儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目臻g。物料在加工前只需要進(jìn)行粉碎處理，就能夠進(jìn)行壓塊加工，并且加工完成的產(chǎn)品形狀要求也不高表，所以壓塊機(jī)的生產(chǎn)效率非常高。壓塊機(jī)還能夠根據(jù)需要更換不同的壓頭，加工出各種我們需要的形狀的產(chǎn)品，其工作效率高，能耗小，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)使得壓塊機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
油渣是生產(chǎn)食用油的工廠在壓榨各種食用油后余下的殘?jiān)?，雖然油渣對(duì)于榨油廠來說是屬于廢料，但是在別的地方油渣卻有特殊的用處，動(dòng)物油渣不僅可以作為養(yǎng)殖場的飼料，在農(nóng)業(yè)上還可以作為有機(jī)肥料。我國人口基數(shù)大的原因使得動(dòng)植物食用油的需求量隨之增大，因此動(dòng)植物油渣資源豐富,我國對(duì)各種飼料和有機(jī)肥料的需求量也是非常巨大的，所以我們充分開發(fā)利用動(dòng)植物油渣作為肥料和飼料，能夠?yàn)閲夜?jié)省大量的外匯，同時(shí)能夠降低種植成本和養(yǎng)殖成本，促進(jìn)我國養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展，提高市場競爭。
不管是國內(nèi)還是國外，大型油渣壓塊機(jī)價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜及維修困難等原因，對(duì)于大多數(shù)農(nóng)戶和小型企業(yè)來說并不適用，生產(chǎn)效率沒有得到充分利用，這會(huì)大大提高其成本。所以我們針對(duì)這種現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)開發(fā)一種適用于中小型企、結(jié)構(gòu)安全、成本低、生產(chǎn)效率高、操作簡單、維修方便、壓塊形式多樣等特點(diǎn)的小型油渣壓塊機(jī)很有必要，故本設(shè)計(jì)具有一定的應(yīng)用價(jià)值及研究必要性。
2 油渣壓塊機(jī)的概述
把各種榨油物榨油后所剩的廢料粉碎后壓制成塊狀的有機(jī)肥料或飼料的加工設(shè)備，叫做油渣壓塊機(jī)。
現(xiàn)代的壓塊機(jī)具有以下特點(diǎn)，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，操作方便，多軸，多壓輥加工提高工作效率。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合，采用計(jì)算機(jī)編程并控制機(jī)器工作，壓塊機(jī)可自動(dòng)換壓頭進(jìn)行多種形式的壓塊，這樣能夠使壓塊機(jī)的生產(chǎn)效率更高，應(yīng)用范圍更廣，而且能夠避免人工操作帶來的不安全問題。隨著現(xiàn)代壓塊機(jī)的不斷發(fā)展，人們?cè)O(shè)計(jì)出了各種新型壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)不僅能夠提高生產(chǎn)效率、降低能耗和操作方便，還能夠減小機(jī)器磨損挺高壓塊機(jī)的使用壽命。
36
小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)
在經(jīng)過不斷的發(fā)展研究，如今油渣壓塊機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效率各方面都趨于完善。油渣壓塊機(jī)對(duì)要壓塊的廢料要求不高，因此可很大范圍的運(yùn)用在各種榨油物油渣的壓制。油渣壓塊機(jī)現(xiàn)如今的特點(diǎn)是產(chǎn)量高、自動(dòng)化程度高、成本低、耗能少、方便使用、應(yīng)用范圍廣等。
2.1 油渣壓塊機(jī)的工作原理
油渣壓塊機(jī)的構(gòu)成：出料機(jī)、送料機(jī)及壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)的組成部分又分為：電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、壓輥和平模。
圖1.1 油渣壓塊機(jī)的工作原理圖
油渣壓塊機(jī)的工作原理：首先將油渣粉碎到30mm以內(nèi)的粉末狀才可以進(jìn)行壓塊加工，粉碎的原因是方便加工并且保證機(jī)器在加工過程中不會(huì)悶缸或者卡死，粉粹后的油渣通過上料機(jī)的傳送帶送入壓縮機(jī)的進(jìn)料口，然后通過電機(jī)工作帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，在帶動(dòng)壓輥進(jìn)行工作，壓輥與平模嚙合壓縮，油渣從模具口被擠壓成塊排出到出料口，最后即可打包裝袋。
2.2 油渣壓塊機(jī)的工作性能
由于油渣壓塊機(jī)對(duì)被加工的油渣廢料的要求不高，只要把油渣粉碎后的大小控制在于30mm以內(nèi)的粉末狀，油渣壓塊機(jī)都能將油渣加工成型。并且加工完成的產(chǎn)品形狀要求也不高,對(duì)被壓縮材料的適應(yīng)性很大，所以油渣壓塊機(jī)的適用性非常廣。
我在對(duì)油渣壓塊機(jī)壓輥進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，與其連接的主軸在與機(jī)箱連接時(shí)利用推力軸承，這樣壓輥壓在工作時(shí)就具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，避免出現(xiàn)油渣擠團(tuán)、悶機(jī)的情況，保證油渣壓塊機(jī)在工作時(shí)出料成型的穩(wěn)定性。
3 油渣壓塊機(jī)分類及性能比較
在我查閱的資料中，壓塊機(jī)主要有旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)，機(jī)械式壓塊機(jī)和液壓式壓塊機(jī)三種類型。
小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)
1、旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)：這種結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)能夠加工一般壓塊機(jī)無法加工的空心成品。一般壓塊機(jī)只能加工實(shí)心的產(chǎn)品，在一些空心產(chǎn)品如：碳棒時(shí)，無法加工。而旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)由于其結(jié)構(gòu)采用壓輥擠壓材料擠出平模使產(chǎn)品成型，可以通過改變壓輥的形狀達(dá)到加工空心產(chǎn)品的目的，再通過外部的加熱得到產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)壓輥和擠壓模具組成的壓縮結(jié)構(gòu)可分為平模、環(huán)模和環(huán)平三種類型。通常在加工之前，被加工材料的水分要控制在8-12％，防止加工材料粘性過大，從而使材料擠團(tuán)悶機(jī)。旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)加工成型的產(chǎn)品一般直徑為50～60mm大小的空心棒。
旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)根據(jù)其壓輥的數(shù)量可分為：單壓輥旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)和多壓輥旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)?？筛鶕?jù)企業(yè)需要對(duì)壓輥的數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，正常來說壓輥越多機(jī)器的生產(chǎn)效率越高，但是如果是小型企業(yè)設(shè)計(jì)1-2個(gè)壓輥的壓塊機(jī)即可滿足要求，因?yàn)閴狠佋蕉鄩簤K機(jī)的能耗就越高，而加工材料供應(yīng)不上機(jī)器也是在空轉(zhuǎn)而已，而且壓輥數(shù)量多會(huì)增加機(jī)器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，這樣也會(huì)提高壓塊機(jī)的成本。旋轉(zhuǎn)壓彎式壓塊機(jī)的模具圓盤狀，中間加工有一圈的中心孔用于材料被擠壓成型的出料口。擠壓模具為平模的壓塊機(jī)通常都是立式的，這樣在進(jìn)料時(shí)由于材料自身的重力會(huì)自動(dòng)覆蓋在模具上，而不需要設(shè)計(jì)材料推動(dòng)裝置使材料進(jìn)入模具。
2、機(jī)械式壓塊機(jī)：機(jī)械式壓塊機(jī)可以按壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)類型分為開式壓塊機(jī)和閉式壓塊機(jī)兩種，這兩種結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)的特點(diǎn)如下：
（1）開式壓塊機(jī)：主題結(jié)構(gòu)一般都是立式的。機(jī)器左、右、前三面放開不封閉，大致形狀為C字型，所以成為開式壓塊機(jī)。這種結(jié)構(gòu)的壓塊進(jìn)料采用料斗，讓材料滑進(jìn)壓縮機(jī)，也可施加震動(dòng)提高材料進(jìn)入壓縮機(jī)的速度。雖然開式壓塊機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，很容易自動(dòng)化，又因?yàn)槠淠＞吣p快和剛性低的原因，這種結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)只能用于小型壓塊機(jī)。
（2）閉式壓塊機(jī)：這種結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)封閉了左右兩個(gè)方向，但是前后兩個(gè)面是打開的，這是為了材料的進(jìn)出以及結(jié)構(gòu)的需要。閉式壓塊機(jī)的精度高，剛性好。能夠加工體積和重量大產(chǎn)品，所以這類壓塊機(jī)一般是大型壓塊機(jī)。
3、液壓式壓塊機(jī)：這類壓塊機(jī)加工材料的密度一般在0.4到0.7，用于加工較大尺寸的材料。液壓壓塊機(jī)的工作原理是通過液壓缸的驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)活塞沖壓模具使產(chǎn)品成型。與其他類型的壓塊機(jī)相比，這類沖壓式的壓塊機(jī)有兩個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，其一就是機(jī)器整體穩(wěn)定性低，因?yàn)檫@類壓塊機(jī)用于加工大尺寸的工件，所以其在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)。其二就是壓頭和模具磨損十分嚴(yán)重，所以這類機(jī)器加工的產(chǎn)品成型率低，只能加工對(duì)外形要求不高的產(chǎn)品。壓塊機(jī)具體分類和優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：
表1.1 設(shè)備性能比較
技術(shù) 類型
原料要求
發(fā)展現(xiàn)狀
主要優(yōu)缺點(diǎn)
發(fā)展趨勢
環(huán)模壓輥成型
要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。
在成型物料行業(yè)已經(jīng)商業(yè)化階段，成型燃料處于半商業(yè)化階段。
生產(chǎn)能力較高，產(chǎn)品質(zhì)量好；模具易損、堵塞，維修成本較高。
降低成本， 實(shí)現(xiàn)商業(yè)化
平模壓輥成型
要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。
技術(shù)比較成熟，進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段。
設(shè)備簡單，制造成本較低；生產(chǎn)能力較低。
適宜小規(guī)模生
產(chǎn)
對(duì)輥擠壓成型
要求原料含水率10～35%，粒度小于10mm。
技術(shù)處于研發(fā)階段。
對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，能耗、機(jī)器損耗較低；生產(chǎn)能力較低。
提高生產(chǎn)能力，
適宜中小規(guī)模
生產(chǎn)
機(jī)械活塞成型
要求原料含水率在20%以內(nèi)，粒度小于40mm。
技術(shù)處于半商業(yè)化、商業(yè)化階段。
能耗較低，產(chǎn)品耐儲(chǔ)存、密度大；設(shè)備穩(wěn)定性差、振動(dòng)大，有潤滑污染問題。
配套鍋爐， 適宜規(guī)?；l(fā)展。
液壓活塞成型
要求原料含水
率在12%以內(nèi)，度小于40mm。
技術(shù)處于商業(yè)化階
段
成型設(shè)備部件工作方式改變，壽命提高，能耗下降，較之機(jī)械活塞運(yùn)行平穩(wěn)； 生產(chǎn)能力較低，易發(fā)生“ 放炮” 現(xiàn)象，產(chǎn)品易開裂。
提高生產(chǎn)能力，
增強(qiáng)對(duì)原料濕
度的適應(yīng)性，適
宜規(guī)?；l(fā)展。
螺旋熱壓成型
要求原料含水
率在8%～12%內(nèi)，粒度小于40mm。
技術(shù)進(jìn)入半商業(yè)化、商業(yè)化階段。
產(chǎn)品耐儲(chǔ)存、密度高，可加工成各種形狀；套筒易磨損，維修成本較高， 對(duì)原料適度要求嚴(yán)，易發(fā)生“放炮” 現(xiàn)象。
適宜中小規(guī)模生產(chǎn)
4 壓塊機(jī)的發(fā)展趨勢
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)、機(jī)電一體化、氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)械工程材料及數(shù)控技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，融合多種自動(dòng)化技術(shù)的壓塊機(jī)也在飛速發(fā)展。
目前市面上的大型壓塊機(jī)價(jià)格普遍昂貴，而且操作和維修都比較困難，只能針對(duì)大型企業(yè)使用，而大多數(shù)中小型企業(yè)使用的話收益并不高，所以我們本次設(shè)計(jì)的就是適用與中小型企業(yè)的小型壓塊機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、生產(chǎn)效率高、使用壽命長并且最主要的是它價(jià)格低。而且目前多數(shù)的國內(nèi)小型壓塊機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所用的機(jī)型為非自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)型，故設(shè)計(jì)一種高效、自動(dòng)化的壓塊機(jī)具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 油渣壓塊機(jī)設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定
1.1 壓塊機(jī)機(jī)身方案的確定
本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)中小型企業(yè)所用的壓塊機(jī)，最初設(shè)計(jì)壓塊機(jī)主要工作部分時(shí)是打算采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，但在前期查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，目前常用的小型壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)形式多為環(huán)模、平模結(jié)構(gòu)，這樣結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)工作效率更高，能耗更低，而且機(jī)床體積小，操作和維修更方便，因此在綜合考慮壓塊機(jī)的發(fā)展前景和企業(yè)需求，結(jié)合待加工工件的具體情況，本設(shè)計(jì)中壓塊機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)采用平模壓輥成型。
平壓輥成型壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)組成分為：上料機(jī)、壓縮機(jī)和出料機(jī)。
壓縮機(jī)的組成有：壓輥、平模、機(jī)架和傳動(dòng)軸。
壓塊機(jī)整體傳動(dòng)方案：首先我們?cè)O(shè)計(jì)的是立式的壓塊機(jī)，其傳動(dòng)方式是由電動(dòng)機(jī)通過帶V形帶動(dòng)帶輪，帶輪與錐齒輪用帶輪軸同軸連接，所以它們同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)主軸，由于電動(dòng)機(jī)是水平放置，需要通過錐齒輪實(shí)現(xiàn)水平-豎直的傳動(dòng)，而后主軸再帶動(dòng)壓輥轉(zhuǎn)動(dòng),壓輥與平模嚙合完成產(chǎn)品的壓縮。采用本傳動(dòng)方案的原因是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡便，而且可以根據(jù)需要加工的材料調(diào)節(jié)壓輥與平模之間的嚙合度，使機(jī)器工作時(shí)效率更高。
1.2 壓塊機(jī)整體傳動(dòng)方案的選擇
因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的油渣壓塊是小型的，所以其所受載荷較低和工作速度較慢，所以在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中不需要進(jìn)行多級(jí)減速設(shè)計(jì)，于是我根據(jù)查閱的資料歸納并設(shè)計(jì)了以下三種傳動(dòng)方案：
圖1.1 三種壓塊機(jī)的傳動(dòng)方案
其中：方案a為帶輪-齒輪傳動(dòng)；案b直齒輪傳動(dòng)；方案c為直齒輪-斜齒輪傳動(dòng)
在對(duì)三種方案進(jìn)行對(duì)比，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)壓塊機(jī)的工作需求，最后選定方案a為傳動(dòng)方案。
2 油渣壓塊機(jī)動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)比的確定
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)本論文的設(shè)計(jì)要求，再查閱相關(guān)資料，調(diào)速變頻三相異步電動(dòng)機(jī)的類型有以下幾種：
表2.1
名稱
特點(diǎn)和應(yīng)用場合
YTSZ冶煉及起重運(yùn)用變速改變速度三相異步電動(dòng)機(jī)
起重、冶煉改變速度變速三相異步機(jī)是以改變速度變速異步電機(jī)為首要條件，根據(jù)其相關(guān)特性而開發(fā)出來的成品。開發(fā)的過程中結(jié)合了直流電機(jī)、交流電梯電機(jī)優(yōu)點(diǎn)并對(duì)調(diào)速交流變速的分析結(jié)果，磁籌劃、構(gòu)成籌劃、絕離電源籌劃既要綜合對(duì)變頻供電和寬范圍調(diào)速的匹配性能，又要展現(xiàn)上述二者異步電機(jī)過載能力大、強(qiáng)度強(qiáng)之優(yōu)點(diǎn)。與調(diào)速變頻很好的相匹配，主要用于采調(diào)速變頻、周期運(yùn)行、起動(dòng)頻繁和場合的制動(dòng)。電機(jī)相關(guān)要求應(yīng)該和GB755標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定一直，IEC72是安裝尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。
YCT電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)
該電機(jī)是機(jī)械工業(yè)相關(guān)部門統(tǒng)籌設(shè)計(jì)的Y性三相異步電機(jī)的生成系列之一。改變速度電磁發(fā)電機(jī)由Y系列電機(jī)的電磁改變速度發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)差離和器、操控器3塊組成，主要使用在負(fù)載為恒轉(zhuǎn)距的地方，另外尤其在例如風(fēng)機(jī)和離心式水泵的負(fù)載為遞減轉(zhuǎn)矩當(dāng)中采用、有顯著地節(jié)約功效。另外本欄涉及到的電機(jī)可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)速，而且均勻不間斷無級(jí)調(diào)速。而且輸出轉(zhuǎn)矩是額定的。三項(xiàng)異步電機(jī)在運(yùn)行中可通過控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)離合器的勵(lì)磁電流控制速度負(fù)反饋系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)速的輸出恒定，前提是擁有變動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。該產(chǎn)品的電機(jī)在設(shè)計(jì)使用的過程中其技術(shù)條件全國唯一，另外安裝的外形尺寸，電機(jī)的拖動(dòng)及一般可能容易壞的零件在全國范圍內(nèi)是統(tǒng)一的并且滿足互換性的技術(shù)要求。YCT系列電機(jī)的特點(diǎn)：
1、無失控區(qū)
2、調(diào)速范圍廣，速度調(diào)節(jié)平
3、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的速度變化率相對(duì)較小，同時(shí)具備負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)速度，
4、起動(dòng)力矩大，起動(dòng)平衡
5、結(jié)構(gòu)簡單、可靠、使用維護(hù)方便
6、操控的電機(jī)功率不大，能夠完成使用范圍內(nèi)的多方式操控
該調(diào)速電磁三項(xiàng)異步電機(jī)，還可以用在流水線的油漆，傳輸帶在流水線上的裝配，染印機(jī)、注塑模采用機(jī)、泵、印刷廠里面采用的印刷機(jī)、回轉(zhuǎn)爐等等，應(yīng)用較多在此不一一例舉。
YVP變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)
不能電機(jī)是出現(xiàn)不久的一種高效率、電源為交流、節(jié)約能源的一種調(diào)速三相異步電機(jī)，設(shè)計(jì)和制造是為了滿足變頻調(diào)速，是機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化過程中的可節(jié)能可無極變速的新產(chǎn)品。跟其他改變速度的方法相比較，變速調(diào)速的系統(tǒng)所具備的的特點(diǎn)：
1、 效率高、節(jié)能顯著；
2、 無極調(diào)速能在5HZ到100HZ之間并且變速相對(duì)平穩(wěn)；
3、 負(fù)載沖擊不大如果起動(dòng)時(shí)是低頻；
4、 容積不大、分量輕便、設(shè)置大小和Y系列基本一樣；
5、 起加起動(dòng)設(shè)備；
6、 適合的領(lǐng)域較多，電流不大不用附一定的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行（小于50HZ以下），恒定功率工作（50HZ以上）；
7、 相比調(diào)速電磁三相電機(jī)操作簡單，安全靠得住，維修保養(yǎng)不難。
該電機(jī)是當(dāng)今社會(huì)調(diào)速交流方案中相對(duì)最先進(jìn)的系統(tǒng)之一，還可以保證電機(jī)低、高速運(yùn)行并且時(shí)間還比較長。在主軸傳動(dòng)中的機(jī)床、冶金、塑膠、紡織等制造方面得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然了節(jié)能調(diào)速在恒定功率調(diào)速等地方也適用。
初步設(shè)定壓塊機(jī)的輥輪直徑為R=185mm，寬度W=31mm，輥輪公轉(zhuǎn)半徑L=206mm ，間隙H=0.15mm。通過查閱資料，取=45MPa，=0.2
電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算：
式中：P-效率（kw）
M-主光軸扭矩（Nm）
n-主光軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的速度（rpm）。
根據(jù)公式：
計(jì)算出：
通過計(jì)算得到，主軸的功率為21KW，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需的動(dòng)力由電機(jī)輸出的能量供給，而點(diǎn)擊輸出的能量還有一部分被壓輥對(duì)材料的擠壓以及材料之間的摩擦所消耗掉。因而我們要采用的電機(jī)功率比計(jì)算的大一些，對(duì)比后我們選擇三相籠型異步電機(jī)，型號(hào) ，電壓，功率，轉(zhuǎn)速，符合我們所設(shè)計(jì)壓塊機(jī)的工作要求。
2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配
2.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算
根據(jù)壓塊機(jī)的工作需求初步設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速為89，而電機(jī)轉(zhuǎn)速為980r/min
所以總傳動(dòng)比為
2.2.2 傳動(dòng)比的分配
在傳動(dòng)比的分配過程中，我總結(jié)了傳動(dòng)比分配需要滿足以下幾點(diǎn)：
1、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要盡可能緊湊輕簡。
2、機(jī)器在工作時(shí)其結(jié)構(gòu)要有足夠的穩(wěn)定性。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的同時(shí)，還要保證拉動(dòng)件具有足夠的能量帶動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、在設(shè)計(jì)減速器的過程中，齒輪的配合不應(yīng)出現(xiàn)干涉碰撞，因此分度圓直徑相當(dāng)或接近。
本論文所設(shè)計(jì)的壓塊機(jī)采用兩級(jí)減速傳動(dòng)。因?yàn)槟＞吆蛙堓侀g隙很小，如果有螺釘，鐵塊等硬物被輸送到壓縮機(jī)中，硬物在被模具和壓輥壓縮時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡死，這時(shí)將會(huì)一個(gè)很大的擠出壓力和轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷發(fā)生損壞，并且使軋輥表面也出現(xiàn)磨損。為了防止出現(xiàn)這種情況我選擇第一階段采用V型皮帶減速傳動(dòng)，三角帶打滑可以緩解發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷而發(fā)生損壞。第一階段V型皮帶減速傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。
為實(shí)現(xiàn)水平-豎直的傳動(dòng)，第二階段采用圓錐齒輪減速裝置傳動(dòng)，因?yàn)殡姍C(jī)為水平格局，而主軸為豎直放置，所以需要圓錐齒輪的減速裝置，第二階段圓錐齒輪減速傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。
3 油渣壓塊機(jī)主要零件的設(shè)計(jì)及校核
3.1 V帶的設(shè)計(jì)及校核
1、 計(jì)算功率
式中：P―電機(jī)的測定效率（kw） ；
－工況系數(shù)；
根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的壓塊機(jī)的工作需要，工況系數(shù)選擇。
所以:
2、選擇帶型
因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的油渣壓塊是小型的，所以其所受載荷較低和工作速度較慢，采用普通V帶C型即可。
3、計(jì)算帶輪基準(zhǔn)直徑
由于V帶種類知道了其最小的標(biāo)準(zhǔn)直徑，所以小帶輪的基準(zhǔn)直徑定為=120mm。
V帶的運(yùn)動(dòng)速度是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和小帶輪的大小可以計(jì)算得出，帶的運(yùn)動(dòng)速度為V=12.82m/s，帶的運(yùn)動(dòng)速度，在帶的最大運(yùn)動(dòng)速度范圍之內(nèi)，所以其符合我們的工作需要。
根據(jù)傳動(dòng)比我們可以計(jì)算出大帶輪的基準(zhǔn)直徑，。
所以我們所設(shè)計(jì)的大小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑如下：
；
。
4、計(jì)算帶輪的中心距a和V帶的長度
電機(jī)的轉(zhuǎn)軸到帶輪軸的中心距就是帶輪的中心距，帶輪的中心距是根據(jù)我們所設(shè)計(jì)壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)確定，我們根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大致取。
根據(jù)V帶的長度計(jì)算公式計(jì)算：
最后取。
再通過最后取的來計(jì)算帶輪的中心距。
5、計(jì)算包角
，符合我們的工作要求。
6、確定V帶的數(shù)量z
式中：―長短底數(shù)；
－測定效率；
―包角底數(shù)；
－效率容量。
7、確定V帶預(yù)緊力
式中：z－V帶數(shù)量；
―長短底數(shù)；
－算計(jì)功率；
v—V帶運(yùn)動(dòng)速度。
8、計(jì)算V帶作用在軸上力Q
式中：－帶的預(yù)緊力；
z－帶的數(shù)量；
－包角。
設(shè)計(jì)好之后的大皮帶輪和小皮帶輪的工程圖和三維圖如下：
圖3.1 大皮帶輪工程圖
圖3.2 大皮帶輪三維圖
圖3.3 小皮帶輪工程圖
圖3.4 小皮帶輪三維圖
3.2 錐齒輪減速傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核
雖然我們所設(shè)計(jì)的小型油渣壓塊機(jī)在工作時(shí)所受到的載荷較小，但是在對(duì)圓錐齒輪的傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要保證錐齒輪在工作過程中滿足以下兩點(diǎn)：
（1）錐齒輪要能夠平穩(wěn)的工作--保證齒輪嚙合順暢，不應(yīng)出現(xiàn)卡死和較大的振動(dòng)；
（2）錐齒輪自身要有足夠的承載能力——在預(yù)算的工作壽命時(shí)間里不應(yīng)產(chǎn)生開裂、齒斷等情況。
1、錐齒輪的材料
齒輪的材料選擇45號(hào)鋼，小圓錐齒輪表面熱處理。大圓錐齒輪表面熱處理，齒輪的表面粗糙度控制，下面計(jì)算齒輪的極限應(yīng)力：
（）
上面公式中：-極限應(yīng)力；
-使用時(shí)間系數(shù)；
-最小安全系數(shù)。
計(jì)算得。
2、 計(jì)算圓錐齒輪的分度圓直徑：
小圓錐齒輪的分度圓直徑：
式中：；
-彈性底數(shù)；
K-負(fù)荷底數(shù)；
-轉(zhuǎn)矩（）；
-齒寬底數(shù)；
U-齒數(shù)比；
-許用接觸應(yīng)力。
計(jì)算得出。
根據(jù)計(jì)算得出，傳動(dòng)比，計(jì)算大圓錐齒輪的分度圓直徑：
3、計(jì)算圓錐齒輪的齒數(shù)
式中：c-頂隙系數(shù)，取c=18；
-傳動(dòng)比 ；
-齒輪分度圓直徑。
計(jì)算得出大圓錐齒輪的齒數(shù) 取。
則根據(jù)大圓錐齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比計(jì)算小圓錐齒輪的齒數(shù)：
，取17.。
所以。
4、 計(jì)算圓錐齒輪的各項(xiàng)參數(shù)
模數(shù)m： 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
頂距：。
錐角：
齒寬：
5、圓錐齒輪的齒根疲勞強(qiáng)度校核
（）
式中：-壽命系數(shù)；
-安全系數(shù)；
-極限應(yīng)力。
計(jì)算結(jié)果。
再根據(jù)上式的計(jì)算結(jié)果丟齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和對(duì)比：
()
結(jié)果為，符合我們的工作要求。
設(shè)計(jì)好之后的大圓錐齒輪和小圓錐齒輪的工程圖和三維圖如下：
圖3.5 大圓錐齒輪工程圖
圖3.6 大圓錐齒輪三維圖
圖3.7 小圓錐齒輪工程圖
圖3.8 小圓錐齒輪三維圖
3.3 主軸的設(shè)計(jì)及校核
1、主軸轉(zhuǎn)速
2、主軸功率
3、主軸扭矩
3.3.1 主軸的材料的選擇
軸的材料選擇最常用的是45號(hào)鋼，所以本次壓塊機(jī)設(shè)計(jì)的主軸也采用45號(hào)鋼，其材料滿足我們的性能需要。
3.3.2 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
由于軸是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中主要的傳動(dòng)件，并且軸對(duì)軸上安裝的零件進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)必須進(jìn)行固定件的安裝，因此對(duì)軸的結(jié)構(gòu)有一定的要求，在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
1、 軸要有良好的加工性能；
2、 安裝在軸上的各個(gè)零部件定位條件要充足；
3、 軸的結(jié)構(gòu)要合理，零部件的安裝以及維修都要簡便。
此外，對(duì)于軸上零部件的安裝順序也要一定的要求，一般情況下按如下順序安裝更為方便：
齒輪--軸套--軸承--套筒--端蓋
由于本次我們所設(shè)計(jì)的主軸是階梯軸，并且對(duì)各軸段上的零部件安裝精度要求不高，因此由于階梯軸的特性在進(jìn)行零部件的安裝時(shí)可以很方便的做到，所以上面所講的軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足的第二點(diǎn)要求是不難做到的。
而對(duì)于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第三點(diǎn)要求我們同樣進(jìn)行分析，在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，還需要對(duì)主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，同時(shí)也要保證軸的結(jié)構(gòu)性能，保證軸在加工時(shí)的簡便、便于零部件的裝配、拆卸維修的快捷，同時(shí)還要使盡可能減少軸的加工時(shí)長，降低加工成本。此外，所以軸段的尖角都應(yīng)該進(jìn)行倒角處理，保證安全和安裝的方便。
本次設(shè)計(jì)的軸有兩個(gè)軸段需要加工鍵槽，我們將鍵槽加工在同一條直線上，這樣可以提高軸的生產(chǎn)效率，并且便于零部件的安裝。
3.3.3 軸各軸段結(jié)構(gòu)的確定
通過安裝在各個(gè)軸段上的零部件來確定軸上各個(gè)部位的長度和直徑，并且軸的各個(gè)部位的結(jié)構(gòu)也是通過所零件安裝和拆卸的需要來確定。對(duì)于零部件的安裝步驟我們需要注意順序：
1、傳動(dòng)件等關(guān)鍵零件優(yōu)先安裝；
2、然后是軸與機(jī)架相對(duì)位置的安放；
3、接著安裝軸承以及軸承座；
4、最后進(jìn)行端蓋的安裝。
雖然軸上各軸段直徑的大小能直接決定軸所能承受的最大載荷，但是反過來我們不能根據(jù)各軸段承受的載荷直接確定各軸直徑的大小。所以我們?cè)趯?duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，是通過我們選擇的電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速來計(jì)算各軸段所受到的力矩，進(jìn)而計(jì)算出軸的直徑。因此我們可以計(jì)算出各軸段的最小設(shè)計(jì)直徑：
式中：p--功率（kW）；
n--轉(zhuǎn)動(dòng)速度（r/min）。
通過查表得到A=125，所以計(jì)算得出：
考慮到其它的因素?。?
各軸段直徑、長度和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：
1、主軸的最下軸段安裝大圓錐齒輪，軸段DE選取,最底端采用端蓋進(jìn)行對(duì)大圓錐齒輪的定位，并且需要加工一個(gè)鍵槽連接大圓錐齒輪，根據(jù)查表，軸徑為的軸段鍵槽尺寸長寬高分別為，長度。同樣，最上端采用套筒定位，軸段AB軸徑同樣選取，也需要加工一個(gè)鍵槽連接上端軸套，其尺寸同樣為，長度。
2、在BC段需要采用軸承使主軸和箱體進(jìn)行連接，而因?yàn)橹鬏S是豎直放置的，所以其在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承會(huì)受到軸向、徑向兩個(gè)力，并且本次所設(shè)計(jì)的主軸長度較長容易產(chǎn)生彎曲距，所以我們應(yīng)該選用型號(hào)為的圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑,外徑，長度，故軸段取，。
3、按照整體的裝配，軸段CD選取，長度。
圖3.9 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
3.3.4 軸的強(qiáng)度校核
軸在工作過程中，安裝在軸上的各個(gè)零部件會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生各個(gè)力，對(duì)這些力進(jìn)行分析如下圖所示：
圖3.10 主軸受力分析圖
由圖可知c點(diǎn)是軸的最大受力點(diǎn)，c點(diǎn)是最容易發(fā)生失效的點(diǎn)，所以我們計(jì)算c點(diǎn)的彎矩：
式中：—彎矩（N.m）；
—總質(zhì)量（N）。
根據(jù)質(zhì)量屬性計(jì)算出總質(zhì)量；
計(jì)算得 ；
再根據(jù)（為扭矩，單位為）；
計(jì)算得： 。
最后算出軸上c點(diǎn)所受彎矩為：
根據(jù)計(jì)算結(jié)果：
與材料的極限強(qiáng)度對(duì)比：，所以此軸的強(qiáng)度滿足要求。設(shè)計(jì)完成后主軸具體結(jié)構(gòu)的工程圖和三維圖如下：
圖3.11 主軸工程圖
圖3.12 主軸三維圖
3.4 油渣壓塊機(jī)平模的設(shè)計(jì)
在油渣壓塊機(jī)中，油渣壓塊成型是通過壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)使油渣進(jìn)入平模的?？妆粔嚎s成型，而為了提高壓塊機(jī)的工作效率和防止產(chǎn)加工出來的油渣塊開裂，我們需要在平模上開一定量的孔，孔的數(shù)量根據(jù)壓塊機(jī)壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和進(jìn)料量來確定，而?？椎拇笮∫矔?huì)影響到機(jī)器的工作效率，通過查閱資料和計(jì)算，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的壓塊機(jī)的整體大小，我們確定平模的結(jié)構(gòu)為圓盤形，最大為直徑，厚度，中間留有梯形軸孔，直徑分別為300mm，231mm，180mm，并在平?？客鈧?cè)開有一圈的模孔，其數(shù)量為個(gè)，直徑為，它們圍繞的孔心圓直徑為400mm，這樣能在進(jìn)料及時(shí)的情況下使壓塊機(jī)的工作效率最大化。為了使壓塊機(jī)在工作時(shí)油渣更好的成型，我們?cè)谀？椎膬?nèi)邊上加工長度不等的倒角，這樣壓塊機(jī)在工作時(shí)油渣能更好的進(jìn)入模孔并被壓縮成型。
設(shè)計(jì)好之后平模具體結(jié)構(gòu)的工程圖和三維圖如下：
圖3.13 平模工程圖
圖3.14 平模三維圖
3.5 油渣壓塊機(jī)壓輥的設(shè)計(jì)
油渣壓塊機(jī)的壓輥是與平模配合工作，因此壓輥的設(shè)計(jì)需要參照平模的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，平模?？椎奈恢檬窃谄侥Ｉ现睆綖?00mm的圓上，而壓輥則是繞著這個(gè)圓轉(zhuǎn)動(dòng)工作，在分析和考量之后我們確定壓輥的直徑為189mm，為增強(qiáng)壓輥對(duì)油渣的碾壓，提高油渣壓縮的成型率，我們將壓輥設(shè)計(jì)為類似齒輪的形狀，不過壓輥的齒柱為圓柱體，這種圓柱體齒柱個(gè)數(shù)為15個(gè)。因?yàn)槠侥Ｉ系哪？卓讖綖?2mm，我們將與平模接觸部分的圓柱體齒柱直徑設(shè)計(jì)為30mm，長度為17mm。
設(shè)計(jì)完成后壓輥具體結(jié)構(gòu)的工程圖和三維圖如下：
圖3.15 壓輥工程圖
圖3.16 壓輥三維圖
4 結(jié)論
本次油渣壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)主要有三個(gè)階段，
1、進(jìn)行壓塊機(jī)設(shè)計(jì)之前資料的查閱，查閱資料后對(duì)其進(jìn)行歸納整理；
2、根據(jù)資料對(duì)壓塊機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
3、對(duì)壓塊機(jī)的幾個(gè)主要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算。
在完成以上工作后，本文設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的油渣壓塊機(jī)。其除了箱體外就還有兩根軸，兩個(gè)壓輥，一個(gè)平模，一個(gè)軸套，兩個(gè)圓錐齒輪和兩個(gè)帶輪等大部件在成本計(jì)算范圍之內(nèi)，簡單的結(jié)構(gòu)使其制造成本低于普通壓塊機(jī)。并且本次設(shè)計(jì)的壓塊機(jī)平模模孔數(shù)量為32個(gè)，采用雙壓輥能使其工作效率最大化，產(chǎn)量能達(dá)到2~5噸每小時(shí)，相比于目前市場上的壓塊機(jī)來說有一定的優(yōu)勢。
為了更直觀的觀察本文所設(shè)計(jì)油渣壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)完各個(gè)零部件后，對(duì)其進(jìn)行了裝配測試，結(jié)果表明此次設(shè)計(jì)的油渣壓塊機(jī)其結(jié)構(gòu)總體沒有太大的問題，其工作性能能夠達(dá)到預(yù)期效果。
油渣壓塊機(jī)總體裝配的工程圖和三維圖如下：
圖4.1 總體裝配工程圖
圖4.2 總體裝配三維圖
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附錄1：外文翻譯
機(jī)械設(shè)計(jì)理論
機(jī)械設(shè)計(jì)是一門通過設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。
進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱為設(shè)計(jì)人員或者機(jī)械設(shè)計(jì)工程師。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。
如前所訴，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類帶來好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。
應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即使將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。
一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就使用原來的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)?所花費(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)過驗(yàn)證的新觀念結(jié)合起來。
新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。
在設(shè)計(jì)的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實(shí)際的想法，也會(huì)在設(shè)計(jì)的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設(shè)計(jì)方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。
心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機(jī)器。設(shè)計(jì)人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來適應(yīng)人們。這并不是一項(xiàng)容易的工作，因?yàn)閷?shí)際上并不存在著一個(gè)對(duì)所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。
另一個(gè)重要問題，設(shè)計(jì)工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進(jìn)行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計(jì)人員必須就初步設(shè)計(jì)同管理人員進(jìn)行交流和磋商，并得到批準(zhǔn)。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進(jìn)行的。為了進(jìn)行有效的交流 ，需要解決下列問題：
（1） 所設(shè)計(jì)的這個(gè)產(chǎn)品是否真正為人們所需要？
（2） 此產(chǎn)品與其他公司的現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比有無競爭能力？
（3） 生產(chǎn)這種產(chǎn)品是否經(jīng)濟(jì)？
（4） 產(chǎn)品的維修是否方便？
（5） 產(chǎn)品有無銷路？是否可以盈利？
只有時(shí)間能對(duì)上述問題給出正確答案。但是， 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和銷售只能在對(duì)上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計(jì)工程師還應(yīng)該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對(duì)最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行磋商。
通常 ，在制造過程中會(huì)出現(xiàn)某個(gè)問題。可能會(huì)要求對(duì)某個(gè)零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設(shè)計(jì)人員批準(zhǔn)，以保證不會(huì)損傷產(chǎn)品的功能。有時(shí)，在產(chǎn)品的裝配時(shí)或者裝箱外運(yùn)前的試驗(yàn)中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷努力，尋找這些更好的方法。
近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應(yīng)該是一個(gè)對(duì)材料的連續(xù)不斷的重新評(píng)價(jià)過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會(huì)減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會(huì)對(duì)材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會(huì)要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對(duì)產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會(huì)促使人們對(duì)材料進(jìn)行重新評(píng)價(jià)。由于材料選用不當(dāng)造成的產(chǎn)品責(zé)任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關(guān)系已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結(jié)果，設(shè)計(jì)工程師的制造工程師都必須認(rèn)真仔細(xì)地選擇、確定和使用材料。
制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通?？梢苑譃閹讉€(gè)明確的階段：（a）初步設(shè)計(jì)；（b）功能設(shè)計(jì)；（c）生產(chǎn)設(shè)計(jì)。在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者著重考慮產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個(gè)方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應(yīng)該對(duì)其中一個(gè)或幾個(gè)方案作進(jìn)一步的改進(jìn)。在此階段，關(guān)于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時(shí)間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。
在功能設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)階段，要做出一個(gè)切實(shí)可行的設(shè)計(jì)。在這個(gè)階段要繪制出相當(dāng)完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機(jī)或者實(shí)物模型，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗(yàn)可能會(huì)表明，在產(chǎn)品進(jìn)入到生產(chǎn)階段之前，應(yīng)該更換某些材料，但是，絕對(duì)不能將這一點(diǎn)作為不認(rèn)真選擇材料的借口。應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品的功能，認(rèn)真仔細(xì)地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個(gè)很有成就的公司在制造所有的樣機(jī)時(shí)，所選用的材料應(yīng)該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術(shù)。這樣對(duì)公司是很有好處的。功能完備的樣機(jī)如果不能根據(jù)預(yù)期的銷售量經(jīng)濟(jì)地制造出來，或者是樣機(jī)與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機(jī)就沒有多大的價(jià)值。設(shè)計(jì)工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段去做。因?yàn)?，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段材料的更換是由其他人進(jìn)行的，這些人對(duì)產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計(jì)工程師。
在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段中，與材料有關(guān)的主要問題是應(yīng)該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設(shè)備相適應(yīng)，能夠利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應(yīng)。
在制造過程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)對(duì)使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗(yàn)表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進(jìn)行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費(fèi)的代價(jià)要高。在設(shè)計(jì)階段做好材料選擇工作，可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當(dāng)然，這些新材料可能降低成本、改進(jìn)產(chǎn)品的性能。但是，必須對(duì)新材料進(jìn)行認(rèn)真的評(píng)價(jià)，以確保其所有性能都滿足要求。應(yīng)當(dāng)記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責(zé)任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。
產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計(jì)人員和公司在選擇材料時(shí)，采用最好的程序。在材料過程中，五個(gè)最常見的問題為：（a）不了解或者不會(huì)使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮擦黑年品可能的合理用途（如有可能，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)進(jìn)一步預(yù)測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當(dāng)造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯(cuò)誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當(dāng)其長期性能數(shù)據(jù)是如此的時(shí)候；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗(yàn)證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。
通過對(duì)上述五個(gè)問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結(jié)論。對(duì)這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計(jì)人員和工業(yè)界按照適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。
從以上的討論可以看出，選擇材料的人應(yīng)該對(duì)材料的性質(zhì)，特點(diǎn)和加工方法有一個(gè)全面而基本的了解。
附錄2：外文原文