机械设计心得和体会.doc

机械设计心得转贴一篇好文章机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。呵呵。机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑望哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。如此，在设计过程中，就会规避一些不合理的结构，设计的质量自然提高不少，可是还不够，一个有十年八年的工龄的技工能提出比你更成熟的细节方案（尽管整体的设计统筹他们做不了），但是多少个不眠的夜晚设计出就这样一个结果，岂不是斯文扫地耶？唯一的解决办法，多看书。别人总结出来的通常与生产相结合，俱是心血的结晶。带着问题学，多想就能消化。再也不会说“只要保证同心度就行了”这样愚蠢的回答，关键是你已经指出保证同心度的方法，甚至前辈的错误。这个时候，没人再叫你小钱、小赵，连老板都叫你钱工、赵工，挺受尊敬的吧。摸摸下巴，胡子长出来了，尿布丢了，孩子叫妈了，呵呵成就感也来了。可是设计总是为了使用，好的设计必须具备一点点人性的，设计一套工艺装备，一试产，效率高质量好，老板来搞杯庆功酒。过了几天，发现人家弃之不用了，原因是操作者骂娘啊。用起来痛苦啊。而且要注意的细节又多，别个就是个操作工他要是考虑的那么多因素就不会还在那里做操作工了啊。设计不利于使用，就面临淘汰，有很多的成套设备，如汽车的发动机变速箱之类正常运转时“挺好的，“，可其中一个小键槽，一个轴承位，什么的地方坏了，整个就不能用，厂方只卖整件，要配件不卖，自己加强还真的没地方加了，换了几个厂去买，摆了一堆，用户只好敬而远之，立了个技改项目可怜的技改。这样的事情只要是在机械行业转的久的都会有所见所闻。使用根本就离不开维修，好的设计更不能忽视维修性。在一条大型的的生产线上，关键的设备，总共一年也就维修那么两次，但是每此都要把设备大卸八块，行车叉车千斤顶撬杠十八般兵器还不够用，老师傅们还要自己专门动脑动手玩几样好用的专用家当来伺候，导致停产的损失已经超过设备本身的价值，真是个无言的结局。一套大型设备仅因更换一只油封什么的，都要几乎将整机完全分解，使用单位不骂设计干的是断子绝孙的玩意才怪，真的是设计者的悲哀。我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实际上，我们99%的基因都是和大猩猩一样的。如果人类不是在继承大猩猩的基因基础上，有1%的突破，人类的出现是难以想象的，如果有人说我有志气，不需要继承大猩猩的基因，我自己搞一个100%纯人类基因，那您就是再过一亿年，也搞不出来一个人类来。所以说，不能为了创新，把旧有的东西全盘抛弃。原有的东西就如同一盘菜，创新就如同一点点调料，有了这么一点调料，菜的味道更加鲜美。但没有人为了纯鲜美，不要菜，光来一盘炒调料的。所以我们强调创新，但不能忘记继承，只有继承，没有创新，那是因循守旧，而只有创新，没有继承，那是空中楼阁。 1：1的克隆可能很多的人认为是最安全最省事的一种设计方式。但是作为从事设计行业的人来讲，克隆是一件可耻的事情。所谓一抄二改三创造。简练的概括了设计人员的成长之路。 刚入门的时候，只能照抄，但是在抄袭的同时要拼命的去理解原设计者的意图和思维，理解整个机器的传动，各个装置之间的相互关联，每个零件的相互关系，理解了之后就可以出图，图纸上就可以有明确的尺寸配合要求，形位公差约束。只知道画下来，随手胡扯几根线条上去，大概感觉机器精度比较高，就玩命的把精度往上提动不动就0.005，0.002，在图纸上大言不惭的签名在设计栏。号称自己搞的东西是很精密的。这种不知所谓的号称机械机械设计工程师的信手拈来满地都是。模仿优秀的作品是每一个设计师的必走之路。但是做设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。罗嗦的人搞出来的东西就是那么罗嗦的，小气的人搞出来的东西就是一副小家子气，不负责任的人搞出来的机器就跟那人的德行一样的不负责任。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样捣腾出来的东西就有了独特的灵魂。行家一看就知道，这是用心的杰作。在抄袭的时候积累了经验就要抱着否定的态度学习。查阅资料，多看些经典的设计案例，和设计的禁忌，与自己接触过的一些东西进行对比，就有了大的提高。就可以在现有的机器上动手术。如：提高机器的附加值，完善更多的功能，让整机具备更高的可靠度。从而迎合高端的客户；或者进行结构精简，保留一些常用功能，降低成本，满足些买不起那么也用不上多功能的客户的需求。做到这样就可以称的上做机械设计开始入门了。能不能成为世界级的发明家这个事情很难说的，呵呵。但是凭自己多年经历见识，将一些结构进行组合，变异，嫁接，创造一些新的东西是不难的。与其用一生的时间去研究永动机之类的高深课题，或者搞一些莫名其妙不能创造任何价值的所谓专利，不如用自己有限的生命去做些能在这个美丽的星球上留下点印记的事情。到时候老得快死了，临终的时候还会想到，活了这么多年，捣腾了那么多机器在地球上跑，足以含笑九泉。一个真正谈的能称之为 机械设计工程师， 需要十年甚至十年以上的磨砺。还要有相当的天分以及勤奋和能造就人的环境。 天才等于99%的勤奋+1%的努力其实说的并不是只要下苦工就会有成就。这句话说的是若一个人对某个职业没有那1%天分，再勤奋也是没有用的。勤奋是一个发掘自己天分的一个途径，是有所成就的必须条件之一，而不是全部。绝对不是。机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求1、使用要求（首要考虑）：1）零件的工况（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）；2）对零件尺寸和质量的限制； 3）零件的重要程度。（对于整机可靠度的相对重要性）2、 工艺要求：1）毛坯制造（铸造，锻打，切板，切棒）；2）机械加工；3）热处理 ；4）表面处理3、经济性要求：1）材料价格（普通圆钢与冷拉型材，精密铸造，精密锻造的毛坯成本与加工成本的对比，）；2）加工批量和加工费用； 3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的规格，合理的加以利用）4）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，用含油轴承替代车削加工的一些套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等）。另外，还要考虑当地材料的供应情况机械设计的基本要求a) 对机器使用功能方面的要求要注意协调、平衡！防止木桶效应的出现b) 对机器经济性的要求 设计经济性，在短的时间里投产上市，捞回开发期间的消耗，甚至边设计边制造 使用经济性 要有最佳的性能价格比（产品在小批量做开始赚了，再来改的更好）2、对机械零件设计的基本要求a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能b) 要尽量降低零件的生产、制造成本 c) 尽可能多的采用市场常见标准件。d) 对可能系列化的产品，尽可能的在开始设计的时候考虑零件的通用性，无法通用的也要尽可能的在结构上类似，以减少制造过程的工艺编排，夹具工装设计的工作量。机械设计的点滴体会（非常经典！声明：本文属于转载！）在工程设计的各学科当中，机械设计是发展最早，且已经发展得日臻完善的学科。机械这种东西比较直观，所有的东西都摆在面上，好不好使一目了然，当造成破坏和事故的时候，也更容易遭人诟病，使你无处遁形，也不好狡辩。机械设计的范围很广，天上飞的，地上跑的各种各样的东西，当你拆了电缆、卸掉管路以后，基本上就算是机械结构。许多人认为：水、电、风、气的家伙都是有专业的，人家是术业有专攻，但你要是搞机械的，大家就可以认为你是万金油，在总结一个现场故障的时候，当别人都有理由逃遁以后，剩下的那个倒霉家伙就是你，即使就真的是人家的毛病，只要别人稍稍耍一点赖，说他不明白，他就可以安然脱逃，领导是绝对不会允许你逃走的，因为你是机械专业的。所以，为避免尴尬，许多的东西都是你要学习的。在机械专业混了不少*，虽然机械行业看似庞杂，好像没有什么头绪，似乎不知从哪里下手，但我习惯上总体将机械分成两大类：一类是运动结构，另一类是静态结构。运动结构可以从飞行装置算起，从航天器，到飞行器，再到各种运动的设备，本质都是一样的东西。静态结构包含各种桥梁、建筑结构、各种工业的仓体、支撑结构和各种梁体、底座、绗架、网架等等。相对而言，机械设计的人才也可以分成两类，一类是擅长设计运动结构的家伙，另一类人才是善于设计静态结构的。除了人才以外，还有一部分是混在机械设计领域里的家伙，这部分人里面有一部分是老板，自称懂机械，实际是一知半解，他们不需要理解具体的结构，只要挣钱就好，这类老板不好相处。另一部分是学什么都不明白，基本上是抄了一辈子别人的图纸的笨家伙，鄙人就属于这类人。许多搞机械的、自认为是有天赋的家伙自己就瞧不起稿静态结构的其他人，他们觉得设计各种支撑梁、连杆、绗架、底座，以至于是设计斜拉结构和悬索结构的人都是没有什么水平的人，干这种活体现不了人生的价值，事实并不是这样的。当一个重载箱型梁破坏的时候，能说得清楚是什么原因导致破坏的人实际上并不是很多，这正说明懂得设计这种东西的人其实不多。除此以外，什么时候用绗架，什么时候用箱型梁，其各自的载荷特点和承载方式也是许多聪明人说不清楚的。我国因为没有工程学的教育，大家又都学的很窄，纯理论的课堂教育。于是，很多的问题都说不清。计算一个承载结构，不外乎是计算强度、刚度和结构的稳定性。计算强度是比较简单的事情，你只要上过中专，你就应该很明确地计算出一个断面的强度，无论断面的结构有多复杂，就是花费的时间长短的问题。假如你说不会算，谁都帮不上你，只有再回学校念书。而刚度的计算就比较复杂一些，要考虑各种工况，考虑最复杂的一种组合状态，这就不是学校里能学到的东西了，想学明白了，第一要有好的师父，师父就不明白，你学不明白。第二，就是你要肯学，要下功夫。比较复杂的问题是计算一个结构的稳定性，它不仅要考虑工况，许多外在的条件你必须要考虑进去。比如：当你设计一个大型的料仓和附属结构的时候，要考虑的因素就特别多，例如，风雪引起的荷载，地震的不同振型引起的破坏效应等等东西。就仓体的支撑形式而言，条件许可的时候，要尽可能采用较为柔和的多柱支撑结构，在地震过程中，它的弹性和柔软性都比较好，在承受以扭转振型为主的地震破坏中，边上的柱子的联结节点可以拧断，以吸收地震的冲击波。当地震过后，虽然有些支撑体破坏了，但整体结构是完整的，达到这种水平，你就基本是人才了。当不允许采用多柱支撑结构时，支撑形式的的刚度就一定比较大，柱子就不允许被拧断，这时的变形就被转移到仓体本身上去了，你必须选择一个变形/破坏点，通过它的破坏而保留结构的完整性。采用少柱结构时，就必须要慎重使用型钢作为柱子，有些时候，方形或圆形就可能是你的唯一选择。重载箱形梁的破坏，你要是细看或者说你看明白了，你就知道：真正由弯矩导致的破坏并不很多。一般情况下，主要是扭转载荷破坏了结构。扭转载荷首先是破坏了箱形梁的纵横筋板之间的焊缝，导致形变的加大，而形变的增加又进一步破坏了纵横结构，最后导致了翼板（有时称梁的上下盖板）与间隔结构的分离，失去了承载的理论位置，最终使整体结构分崩离析。煤矿上使用的液压支架就是一种典型的重型承载支撑结构，其顶梁、掩护梁、连杆、底座的设计都比较讲究。什么地方要加强是非常重要的，也有许多的学问。在型式试验的时候，虽然只有5000次的循环，看似次数很少，但能撑过试验结束的的架型也并不很多，或多或少都有些问题。尽管现在是有限元时代了，但根本问题并没有完全解决，特别是偏载试验，从根本上讲还是扭转载荷作用的问题许多人没有完全理解透，或者没计算好。能设计结构巧妙而又经久耐用的钢梁其实并不是一件非常简单的事情，是很看一个人的功底的，它和在学校的学习和后天的锻炼都有很大的关系，别小看了它。但像我这样的笨家伙就干不了。在结构设计的时候，你需要特别重要的是：除了正常计算弯曲载荷以外，一定要搞清楚最大的扭转载荷，这种载荷可能不一定是什么东西施加给梁体的，也可能是基础的不均匀沉降造成的，假如你当时没有仔细考虑基础沉降的问题，到时候，土建的家伙是救不了你的，你哭都没人理你。如果是薄板结构，你还必须计算剪切和冲切的问题，你的钢梁是没问题，但人和物件掉到底下去了，你同样有不可推卸的责任。筋板的联结也是特别重要的东西，焊缝尽可能不放在受力大的位置上，如果必须放在那里，要作额外的加强和支撑，通过增加局部的刚度，减少此处的形变，使变形发生在非焊接位置。当然，书上说了许多特别细致的东西，都特别重要，我不重复什么，以免引起卖弄的嫌疑。有人会说：你说了一大堆没有用的东西，到底用什么来衡量一个家伙是不是行呢？这个我比较在行，因为我不会干什么，再不知谁会干？岂不是要饿死？其实，衡量一个家伙只用一个标准就够了，他自己设计的结构，随便取一个截面，他都能讲得清楚何处的应力是多大？哪个断面在何种条件下可能破坏，这个截面破坏以后引起的后果是什么？什么条件下，整体结构会崩溃？在众人面前可以讲清这件事，他就合格了。假如是抄图，抄一辈子也还是抄。假如我们把钢结构叫重型结构的话，铝结构就是轻结构，它的设计与钢结构是完全不同的，或者说根本就是两码事。 待续- 此贴被bosss在2008-02-04 09:53重新编辑 清空我的评分动态本帖最近评分记录: 共1条评分记录 菜园小兵 金钱 +10 2008-02-04 优秀文章 隐藏评分记录 回复 引用 收藏 推荐 举报顶端 bosss 离线 级别: 初级技术员 UID: 33200精华: 0 发帖: 15金钱: 303 精英币威望: 3 点贡献值: 0 点交易币: 0 点注册时间: 2008-02-03最后登录: 2009-06-09 1 发表于: 2008-02-04 只看该作者 小 中 大本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容机械设计的点滴体会（二）假如我们把钢结构叫重型结构的话，铝结构就是轻结构，它的设计与钢结构是完全不同的，或者说根本就是两码事。有些时候，因为某些需求，你必须设计铝结构。铝结构得到充分的发展是在二战时期，当时是玩命时代，你的飞机速度快，灵活，载弹量大，生存条件好，你就有了制空权，一旦有了这东西，就可以在人家头上扔炸弹，炸掉滚针轴承厂，潜艇制造厂，Me109 的组装厂、重水厂，最后纳粹就玩完了。在这场竞争中，美国佬胜出，直到制造出B29的时候，世界知道，大局已定了。铝是一种柔软而耐氧化的物质，正是因为这些特点，它不太适合做结构件使用，首先是不宜焊接，另外是比钢材的耐温性能差许多，但对于某些领域又必须使用它，于是人们开发了许多与钢结构完全不同的设计方式来利用铝及其合金结构。由于铝的机械性能差，美国率先开发所谓的硬铝用作航空材料，除少量必须用钢材的结构以外，当年的大型轰炸机的机身和机翼都是这东西，由于铝的延展性能好，做结构件时，要充分利用这种性能，使应力大的地方实行一体化的结构设计，避免使用铆接，连接的位置可以在中性线上，大大地提高了铝结构的整体承载能力。这一点和钢结构的设计完全不同。这种设计思想一直延续到今天，当代的高速列车就采用了大量的铝结构件，这些结构件是大型的铝型材，从车厢的断面上看，是由几块大型型材拼接而成的，受力区域都是连续结构，不会有焊接或铆接的设计结构。假如你原来是搞钢结构的人，后来转到设计铝结构，你就要特别注意这一点，你必须要能独立拆解一个铝断面，用什么方式提高强度和刚度？用什么方式进行联结？同时要知道热挤机是否可以挤出你要的断面，有没有这么大的力能参数。你觉得很难吗？其实也不难！像我这样的笨家伙都是自行拆解铝断面，设计刚度的，你一定可以做到的。把铝结构联结到一起的方式也不如钢结构多，早年一般是铆接，今天还在用，世界上铆制铝的铆接设备和铆钉并不很多，说白了吧！就美国佬和欧洲有。日本准备要造100吨级以上的大飞机了，为什么没有早动手，他不好意思说，我替小鬼子说了：日本没有合适的航空铆钉。我不算泄漏日本人的秘密吧！今天，铝结构可以焊接，当然，方法比较特殊，还有一种被称为摩擦搅拌焊的工艺，做厚结构时也用得比较好。假如你做铝结构设计，能设计断面，会计算，再能拆了这个结构，分块做型材，再将其联结起来，你就会有饭吃，做这个的家伙比作钢结构挣钱多，这只是我悄悄告诉你的呀！你可别告诉其他人，否则，别人都学会了和你争饭碗。随着人们对航空器更高、更大、更快、更远、寿命更长、事故条件下的生存能力更强的多更要求，铝材已经远远不能满足这些要求了。无论是强度、刚度和温度适应性及稳定性能都不够了。这时，纤维热压增强材料就开始逐步登上历史舞台了。这些纤维热压增强材料主要是做结构用的碳纤维结构材料和做蒙皮及结构翼板的凯夫拉夹层材料。碳纤维的模量很大，用它制作的结构，在有很高的强度的同时可以有很大的刚性，这是其它材料所不具备的。碳蜂窝结构是历史上最强的蜂窝结构。凯夫拉夹层结构是由凯夫拉纤维和薄铝板的多层复合体，欧洲称凯夫拉三明治，由于它的模量略小，具有一定的弹力和变形能力，是作轻结构蒙皮的上等材料，有时是唯一的选择。作碳纤维结构设计时，你主要是考虑用什么结构形式，它和加工方法有密切的关系。在断面很薄的时候，蜂窝结构是你的唯一选择。会蜂窝结构的设计，你可以有一碗不错的饭，就可以作真正的白领了。纤维热压增强材料的联结就比较特殊了，它与钢铁结构和铝结构的联结方式是截然不同的。这种材料一般是采用粘-铆联结方式。承载的联结体是环氧或类环氧胶，而铆钉只是辅助固定的方式，无论是哪国的铆钉都不会有这样大的联结强度。粘-铆结构有其致命的缺陷，腐蚀会沿着边界层渗透，当层间结构被破坏到一定的程度，这种看似无敌的结构体就会瞬间崩溃，而在这之前是没有任何先兆的。在设计过程中，要特别注意标注材料的表面处理和粘接方式，以及搭接界面的封闭处理。总体技术要求要标明多长的周期要进行层间结构的探伤处理，探伤显示的损坏结果到什么程度就要报废，而不管它看起来是新还是旧。否则，发生事故的时候，要拿你是问！碳纤维还被用来作为结构的增强材料，粘接在梁体的表面以提高强度，它属于专门的学科。你需要学习的实际是两种东西，一种是碳纤维结构件，一种是碳-钛复合拉杆，学会这两种东西，可以设计F1 或者设计飞行器。在工程设计的时候，有时客户会提一两种特殊的结构给你，这是你的附属结构，一种是间隔消音结构，结构体之间要有一定的距离，内表面要粘贴某规格的沥青石棉毡，结构之间要悬挂式布置一定克重的玻璃纤维毡，这是依据声频特性计算出来的，有些时候这些东西你也必须会。再有一种东西就是防弹结构，防炮弹的东西不是咱设计的范畴，那东西咱搞不了。防枪弹的结构主要是硬式和软式两种，软式的也是一种凯夫拉夹层复合结构，以前要自己设计，现在可以买得到。说静态结构和设计，俺就知道这些了，按中国成语说坐井观天，俺就是那只井底的大蛤蟆，也希望有一天爬到井台上来看看世界，但，很难啊！不过，上面说的这些东西，俺可以替你做，即使是纤维材料，俺从压机替你做，做了设备再替你设计结构。具体你要知道多少东西，那就要看你自己了，客户要侬作什么，侬没有自己的选择，白相白相以后就得干活，到底是钢结构、铝结构、还是复合结构，你的老板说了算，你说不会，他不给你发薪水，俄着你！你没辙吧！你和我毕竟不同，我只是一介混事之徒，谁拿我能怎么样？说到搞运动结构设计的家伙，有时看不起搞静态结构设计的人，在有些场合也是有一定的道理的。待续- 回复 引用 推荐 举报顶端 bosss 离线 级别: 初级技术员 UID: 33200精华: 0 发帖: 15金钱: 303 精英币威望: 3 点贡献值: 0 点交易币: 0 点注册时间: 2008-02-03最后登录: 2009-06-09 2 发表于: 2008-02-04 只看该作者 小 中 大本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容机械设计的点滴体会（三）说到搞运动结构设计的家伙，有时看不起搞静态结构设计的人，在有些场合也是有一定道理的。设计一个运动结构，不仅要考虑机构在运动过程中的完整性，还有保证在规定的时间内完成规定的任务，这些任务有时是精密的动作，有时是一个变化着的力，有时二者兼备。既然是为了完成一个运动的任务，从总体上说，各种运动机构都是类似的，从宏观上看都是一样的东西。运动系统在运动过程中都包含有启动、加速、工作运转、减速、停止等过程，怎么能很好地完成这些动作，才是问题的关键所在。我习惯上将运动系统分成几大类：第一类是大惯量系统，其自身的启动惯性较大，而工作载荷并不很大，例如，棒材轧机的定尺飞剪，设计的关键问题是要在规定的时间内启动到位，完成剪切动作，真正的剪切力并不很大。第二类是大载荷系统（或外加大惯性体），这类系统的自身惯性很小，而工作载荷很大。例如，航母上的蒸汽弹射器，设计的关键是如何在瞬间发出巨大的推动力，而这种大推力又是可以精密控制的，设计这种东西有难度，有时，你设计了也没有条件加以实现。第三类是混合系统，自身的惯性比较大，工作载荷也特别大，有时载荷还有不确定性，例如，轧机、热带飞剪等冶金设备就是如此。你无论是设计哪种系统，首先你要分清楚这东西的实质所在，才能选择用什么方式加以驱动。说到这里，我们不得不说一下驱动一个系统用到的原动机。原动机主要有各种电动机、活塞式内燃机、涡轮轴式燃气轮机、外燃式的斯特林机、驱动大型风机和压缩机的蒸汽轮机等。无论如何，我们最多采用的是各种电动机。各种电动机都有不同的启动特性和负载特性，要根据不同的情况加以选择和控制。设计棒材轧机的定尺飞剪时，主要考虑电机的启动特性，电机要适应频繁的连续启动，启动过程要准确。设计轧机的时候，主电机主要考虑的是过载倍数是否合适，过载倍数不够，轧机的力能参数不够，光能转又有什么用？。设计冷床的时候，假如你是采用启动/停止的方式，就要选择较大的电机，当采用气动离合器的方式时，电机相对就小些。这些都是根据计算得出的。说到计算一个电机驱动的系统时，电机是否合适？曾经有许多的说法，很多书里说了不同的观点，有时把人说得云山雾罩，不知所以然，有些东西我参考，有些东西只是看看算了。什么叫电机选择得合适？就是在工作载荷的条件下基本达到额定状态，留下一点富裕就够了，留多少富裕的功率，那要看你选择的是谁的电机，假如是德国的电机，你在90%的额定条件下可以长期使用，如果是美国的电机，有时可以使到100%。有些电机，你就要慎重，可以询问厂家，到底可以在什么条件下使用，给你的答复有时是75%，有时还要低，但你也要遵循，谁让你想少花银子呢？电机到底在什么条件下会烧了，一堆人可能有许多的说法，无论谁说过什么，最终的答案都只是一种：那就是积累的热量。请你记住，只有发热超过散热并累计上升到规定的温度，同时持续一定的时间，最终烧毁绝缘的时候，电机就烧了。在实际的设备设计中，有时，你按工作载荷计算的电机功率是不能满足启动要求的，因为过长的启动时间将瞬间产生大量的热，使系统马上被顶掉。但你若是按启动工况计算电机的功率，就会严重富裕，这将导致系统的效率下降，对整个的工厂是没什么好处的。这时，你就要在这两者之间做出平衡，平衡不了的时候，就要另加一个装置专门负责启动，这种东西的工作原理各不相同，最简单的就是两个电机串在一起，用离合器联接，启动的时候，两个电机同时工作，正常工作的时候，断开一个，使用一个。其实，你只需掌握几点关键的东西：启动期间的发热是否超限，如果启动的次数很少，首次启动是冷车启动，即使发热略有超过，也不会怎么样，但时间不能太长，长了，对电机的寿命有影响。电机在工作期间的过载问题必须仔细计算，力能参数满足需求的时候，主要是计算每一个循环的发热是否满足要求，应该使用什么方式进行散热，对于封闭式电机的计算要特别注意使用的环境。而对于特殊的气候条件，比如湿热带的气候，要使用专门的湿热带电机，以前，有的公司出口设备到印尼去就有这类的问题。在系统减速阶段，你可能用到某些减速的方式，假如和电机的力能参数有关的话，也要仔细计算，力能参数合适以后，再算发热量，总之，你什么都算过，并且都算对了，在工程中出的错误就少，否则，有些问题不是你轻易能处理的。当然，你如果只是给别人跑腿的话，有问题时可以躺倒说不明白，但有时说不明白，就不行，要看是谁说！真正选择电机的时候，你会看到有同步机，异步机，异步机里还有众多的分类，当然还有直流机、各种伺服电机、步进电机、开关磁阻电机，许多我都用过，书里有明确的原理说明，厂家有详细的曲线参数表，这些东西我不能侃，一侃就要露怯，在选电机之前要仔细地想好了，你要驱动的是什么系统，到底会发生什么事情，这才是问题的关键。以前，遇到一件事，我们打过一个赌，最后我赢了，那是用一个小电机驱动一个惯性比较大的系统，启动的时间很长，按原理说，超过规定的启动时间，电机就可能烧了。但那电机就是不烧，一个书念得比我好的家伙怎么都不解这是为什么，书里明明说了要烧的，怎么不烧呢？见鬼！假如你能猜到为什么，告诉我！在使用电机不方便的场合下，可能你被迫要使用其他的原动机，例如，在输油中继站要使用柴油机，这东西和电机的特性是完全不同的，要考虑一大堆的东西，比如液力耦合器及控制系统，调速装置，齿轮变速箱，散热器和循环系统等，你别嫌麻烦，挣钱麻烦吗？应该是不麻烦的，我说的是挣钱，不是从地上捡钱！在输气的线路上，假如气体的热值和灰份等质量合适又有处理站的话，可能使用涡轮轴燃气轮机，这东西是高速机，减速装置比较复杂，还要有一大堆的监控系统，但它的效率很高，装置比较小。还有使用斯特林机的，可能场合特殊，那东西很安静，有在车上使用的，我没用过。侃过驱动的方式以后，还可以侃一下被驱动的结构。假如一个驱动力可以使系统启动的话，系统就可以开始运转，但运转的过程中还会发生许多的问题。待续- 回复 引用 推荐 举报顶端 bosss 离线 级别: 初级技术员 UID: 33200精华: 0 发帖: 15金钱: 303 精英币威望: 3 点贡献值: 0 点交易币: 0 点注册时间: 2008-02-03最后登录: 2009-06-09 3 发表于: 2008-02-04 只看该作者 小 中 大本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容机械设计的点滴体会（四）侃过驱动的方式以后，还可以侃一下被驱动的结构。假如一个驱动力可以使系统启动的话，系统就可以开始运转，但运转的过程中还会发生许多的问题。按我的习惯，我把这些问题归为四类，即：1 控制位置精度的问题。2 平衡问题。3 振动问题。4 润滑问题。 控制位置精度的问题是一个比较复杂的问题，它与控制系统的选择、被驱动件的惯量、控制的算法等一系列因素有关。对于要求高速运动，而定位准确的物体，减少自身的惯量而提高其刚度是尤其重要的。有时，你必须放弃钢铁、铝合金等结构而转求采用复合材料。不管对谁来说，一个大而重的东西比轻的东西就是难以控制。在提高刚度的同时，还应该提高结构的自振频率，这对于提高位置控制精度都有很大的帮助。就控制系统来说，不是你选择的系统精度越高就越好，过高的精度有时没有必要，它无故地增加了制造的成本。有时，你提出的、超高的精度其实是实现不了的，比如，你要求热轧板带的精度到缪级就很难做到。还有就是，太高的精度引起的系统震荡也是很难处理的，有时是对生产过程的严重干扰，可以大大地降低生产效率。提高一个系统的位置控制精度和算法还有很大的关系，你的算法比较先进，简单地解出轨迹和正确地修正和差补，都是提高控制精度的有效手段。作为机械设计者，在设计这类东西时，你应该是先设计好你的所有机构，做完所有的惯量计算，找到最大的惯性力作用点和外载荷的附加点，再和专业的自控公司的家伙谈控制，看他们的伺服电机或步进电机的力能参数是不是可以，控制卡是不是有这么高的响应和适当的电流输出，你就可以得出结论，谁的东西是可以使用的，谁是真正混事的家伙。只有这样，你设计的东西，你才知道最终是不是可以使用，即使在使用中有问题，也可以知道是在哪里出了问题？到底是驱动跟不上？还是算法的问题，或是控制电路的问题。不知道这些，永远是糊涂的。说到一个系统的平衡问题，也有许多的讲究，例如大型的棒材轧机的冷床就是一个很好的例子。从精轧机经过倍尺飞剪上到冷床的棒材的规格随着生产的规格调整时刻在变化中，规格从10到40都有，究竟在哪一点平衡冷床是有说道的，你要和轧钢工艺的家伙仔细探讨，找到最常生产的规格，还要考虑生产的连续时间，工作做细了，对设备的寿命、电耗都有利，毕竟国家的钱也是钱，和大家都有关系，但能考虑这些东西的家伙是非常少的，说不清为什么！平衡不好的话，不仅是设备寿命受影响，基础的寿命减低，还可能把床面甩下来，几百吨的家伙，甩飞是什么后果？你想过吗？ 非常可怕的！所以，当你接手设计这东西的时候，会有许多的人劝你这家伙的可怕后果，但东西设计好，摆在那里，大家能抄许多年，也是一件趣事。平衡问题与振动问题有时是一个问题，有时是两个问题，有时二者有关系，有时一点关系都没有。做好平衡在某些场合可以减少振动，有时就不能，甚至根本就不能。运动系统的振动有许多的原因，一些是由不平衡引起的，这些东西只要简单地加以平衡就可以解决。有些是由于外界的激振源的振动频率和系统接近而导致振动，附近的空压机、活塞式内燃机、有时甚至是某些液压泵组也可以引起振动，要先找到振动的激励源，做相应的处理，此类问题就可以解决。比较难以处理的是扭转振动，特别是采用活塞式内燃机驱动的设备。这种振动一旦发生，很难消除，并严重地影响设备的使用寿命，甚至是很严重的破坏事故，必须事先加以避免。你在做长轴系的设计的时候，要事先计算整个系统的扭振问题，只有计算完了这东西，才能开展结构设计，你要是说你不会，我估计你的领导不让，一定要扣你的工资，但别人说不会就有正当的理由，比如说正忙着搬家，或是孩子小。你没什么理由。即使是人家设计的系统扭振了，领导也会问你为什么？别人只是瞪着无辜的大眼睛看着，因为人家可以说从来没听说过有这东西，难道是从地下冒出来的东西吗？这时，你要处理不了，大家都跟你急，问你，你是干什么吃的，这点东西都对付不了？啊！劝你还是趁早准备好了，免得到时候着急！润滑问题是非常庞杂的东西，一个东西一个样，一点规律都没有，你那点所谓的经验在什么时候都不管用，在一个大的设计院里，做不了设备设计的家伙，有时就被派去搞润滑系统，殊不知，润滑这东西也很复杂，像我这类特笨的家伙，在不着人待见的时候，有时就配干点这类杂活。低速重栽的非精密的场合，许多人愿意用轴套，随便抓一个就用，人家能用，我也能用，但场合不同，材料和使用的方法还真是不同，有时就不能乱用。见过一个设备的轴套，使不了几天就坏了，换上还是坏，设计者说不知道怎么处理。看看环境才知道周围的温度特别高，打进去的干油熔化以后流出来结焦，根本就没有润滑作用，当然要烧轴套，换点高温润滑脂试试？那东西250度都不变色，也不熔化，再打进去什么毛病都没有了，万事大吉。处理上述的问题有三种方式，第一是选用高温润滑脂。第二是采用水冷轴承座。第三是每次运动都打定量的干油，当然这很浪费，但没办法。还见过烧油膜轴承的，在负荷特重的工况下，油膜轴承的启动要特别小心，有时要考虑用静压先把油打进去，运转以后才可以停掉静压，否则就可能烧了轴承，油膜轴承很贵的，尤其是大型的。滚动轴承也常有各种各样的问题，有时是选型有问题，包括选型不对，负荷能力不足，润滑有时也有问题。滚动轴承一般采用脂润滑、油润滑、油气润滑。在高速的情况下，假如负荷允许的条件下，使用油气的润滑是个不错的选择，既可以帮助散热，也可以充分润滑轴承的滚动体。总之，设计的时候，一定要仔细确定负荷、转速、冲击等问题，严格按要求润滑，任何拍脑门和想当然的东西都是不可取的。当人们走过坚船利炮的强打时代，无论是什么设备都逐渐有了自动化的成分。哪怕今天它是全手动的，恐怕有一天也得加进自动化的装置。自动化系统的好坏有时是至关重要的，苏霍伊设计局和米高扬设计局的战机设计都是一流的，要论气动布局和动力性能都举世无双，但战斗实力差在计算机系统和自动化控制系统上。美国的B2 是飞翼式气动布局，单从气动布局上看根本就没有人工操纵的可能性，也就是说，假如停掉其自动飞行舵面控制系统，它马上就会从天上掉下来，人工是根本操纵不了它的舵面的。由此可见，一个好的自动化控制系统是很重要的。待续- 回复 引用 推荐 举报顶端 bosss 离线 级别: 初级技术员 UID: 33200精华: 0 发帖: 15金钱: 303 精英币威望: 3 点贡献值: 0 点交易币: 0 点注册时间: 2008-02-03最后登录: 2009-06-09 4 发表于: 2008-02-04 只看该作者 小 中 大本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容机械设计的点滴体会（五）当人们走过坚船利炮的强打时代，无论是什么设备都逐渐有了自动化的成分。哪怕今天它是全手动的，恐怕有一天也得加进自动化的装置。自动化系统的好坏有时是至关重要的，苏霍伊设计局和米高扬设计局的战机设计都是一流的，要论气动布局和动力性能都举世无双，但战斗实力差在计算机系统和自动化控制系统上。美国的B2 是飞翼式气动布局，单从气动布局上看根本就没有人工操纵的可能性，也就是说，假如停掉其自动飞行舵面控制系统，它马上就会从天上掉下来，人工是根本操纵不了它的舵面的。由此可见，一个好的自动化控制系统是很重要的。一说到自动化控制系统，大家都觉得神奇得不得了，都觉得学自动化是个好差事，搞自动化的家伙也都很神气，在工地上，你要是发现谁穿得比较干净，那家伙很可能就是自动化专业的家伙。自动化控制系统其实也有一个发展的过程，早年基本上就是继电器联锁系统。继电器的线圈接上一个开关，对线圈一通电，衔铁吸合，原来的常开触点闭合了，控制下面的回路通电。而原来的常闭触点打开了，控制其原来接通的电路断开，实现逻辑控制。你只要把这些最基本的东西牢牢地记住，哪怕是到了计算机控制时代，也不过就是在计算机里面有无数个受你控制的触点在工作罢了，想到这些东西，你就不会慌了，也不用害怕搞自动化的家伙，无论他们多么趾高气扬的。只要一层一层地找控制的问题，一个点一个点地找，无论是PLC 控制，是微机控制，还是网络控制，你什么都不用怕。你要看的就是信号的规范是否正确？传输的过程是否对？信号的波形是否有歧变？谁干扰的？干扰源在哪里？系统的屏蔽是否有问题，干扰信号从哪里窜进来的？隔离是否有效？电源是否是独立的？一个一个的问题找下来以后，自动化的家伙一点脾气都没有，我没遇上过一个系统没有任何的问题，只是不工作，那只有一个可能性，就是20万年前进入地心下面的文明前辈又上来了，在边上捣鬼，这种可能性不大，人家在地下待得好好的，上来干吗？何况和我们的文明程度也不一样，人家看你可笑。一般情况下，一个工程的总体自动化控制水平是不由设计的家伙决定的，决定权在甲方的手里，人家不肯出银子，自动化水平是上不去的，除非你是给西洋人干活，他们有时要很高的自动化控制水平，以体现人文关怀。我国现在许多工厂广泛采用的网络结构是：在控制网络结构中，以太网应用在工厂、车间网络的上层，将管理计算机、服务器、操作员站、控制器等进行联网，控制底层采用现场总线的形式。这种网络结构简单，控制可靠，接线方便。控制网络的设置：控制网络的设置可分为三层，第一层为现场控制层，采用PLC和Profibus现场总线进行控制；第二层为过程监控层，采用工业控制计算机和带以太网通信模块的PLC组成工业以太网，监控系统采用组态软件。第三层为生产管理层。确定总体的控制方式以后，你要做的就是把全线的所有设备的控制模式用文字写出来，有时要写好几百页，不写？不写所有的东西都动不了，自动化的家伙没法介入，其它专业的家伙也没法和你配合，大家就只有都等着，到时候，看领导能不能饶了你？这些控制点的控制方式都写好以后，还要考虑诸如：PLC双机热备的建立问题，从站的问题，从站和PLC的通讯问题等诸多东西。PLC在工业生产控制中的应用环境千差万别，无论什么品牌的PLC都难免会发生故障，为了保证整个生产系统能正常的运行，就要有一个备份系统，一旦主系统发生故障，备份系统立即投用。PLC双机热备你可以采用以下三种形式：（1） 双机热备，（2） 双机互备，（3） 双机双工。以上的问题考虑好了，你就可以准确知道哪台电机是直接走MCC 柜的，哪个是通过从站走的，直流模块和变频模块与主PLC 之间是怎么通讯的。所有这些东西都定下来以后，就可以和电气及自动化的家伙谈他们的系统了，要和他们商讨电缆隧道和电缆沟的布置，如何错开其它专业的配管? 如何将电缆配到用电点? 有时还要和土建的家伙进行协调。 有时要和工艺的家伙协调操作室的位置是否可以看到要操作的工位？机旁操作台是否安全？问题很多呀！有人还没干什么就说头大了，其实我看你头并不大，真干点什么试试！那才真叫你头大呢！这些东西都弄利索了，领导可能还要组织专家审查一下，专家大概看看，问点不疼不痒的问题，真有问题的时候和人家专家有什么关系呀？一点都没有！专家会说：我当时不是说过要慎重吗！慎重！慎重这种东西你们都不懂吗？真是白念书了！你们这样傻，中国什么时候才能赶上德国啊！呜呼！你如果真的比较侥幸，就是没什么大的问题，在调试的时候也会有一大堆的意外事件，人家水专业的搅拌器可能烧了，水泵的电机可能被自己水箱里的水淹了，毛病很多的。领导会责成你处理各种事情的，你说是人家专业的事情，领导会说：建设社会主义！建设我们伟大国家和你没关系？所有，我劝你还是趁早把什么都弄明白了，免得到时候让领导训斥，设备是你的！全线都是你的！它不能很好地运转，你说是别人的责任? 是电气专业的责任？假如它是，你说说，毛病在哪？说不明白就是你的责任，反正它没转！苏式的精细专业化分工可是害了中国不少年，造成了一批家伙可进可退，进可以攻，分房子为什么没我的？啊！退可以守！阿拉搞不明白这个东西，它应该不是我的问题。领导哪里知道那是谁的问题，领导就是领导，他只知道那一大堆的东西没转，当看你每天乱跑处理各种问题，领导会暗想：这家伙设计的东西毛病是真多呀！你看人家老王在屋里坐着，从来没事，老王也说，是啊！老王背地里会笑着说：不明白就是好呀！苏联不仅害了我们，也害了自己，最终倒了。你作设备专业，或者说你作设备设计，尤其是成片的区域设备或全厂的设备设计时，有些东西你必须是很清楚的，这包括：1 网络时代的控制方式，网络的分层布置，根据你使用的网络系统，可以大致选择网络设备。2 网络和PLC、 PLC 之间、主PLC 与从站之间、与各种模块之间的通讯方式。3 各种传感器的使用，传感器输出信号的类别和变换的问题。4 某些特殊的场合下如何使用传感器的问题，比如高温、高冲击条件下，这都不是人家自动化专业可以帮你解决的东西，你必须自己解决，没人可以帮你的。 5 电控的方式问题，你应该有一大堆所谓的模式图，每一种控制方式有固定的模式，无论是走MCC 的，还是走从站的，一旦有事，设备不能