小型油渣壓塊機(jī)設(shè)計【含11張CAD圖紙、說明書、三維模型圖紙】

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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 machine2目 錄摘要1ABSTRACT2緒論11 選題的背景意義12 油渣壓塊機(jī)的概述12.1 油渣壓塊機(jī)的工作原理22.2 油渣壓塊機(jī)的工作性能23 油渣壓塊機(jī)分類及性能比較24 壓塊機(jī)的發(fā)展趨勢51 油渣壓塊機(jī)設(shè)計方案及參數(shù)的確定61.1 壓塊機(jī)機(jī)身方案的確定61.2 壓塊機(jī)整體傳動方案的選擇62 油渣壓塊機(jī)動力參數(shù)及傳動比的確定72.1 電動機(jī)的選擇72.2 傳動比的計算及分配92.2.1 傳動比的計算92.2.2 傳動比的分配103 油渣壓塊機(jī)主要零件的設(shè)計及校核113.1 V帶的設(shè)計及校核113.2 錐齒輪減速傳動的設(shè)計及校核143.3 主軸的設(shè)計及校核163.3.1 主軸的材料的選擇173.3.2 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計173.3.3 軸各軸段結(jié)構(gòu)的確定173.3.4 軸的強(qiáng)度校核193.4 油渣壓塊機(jī)平模的設(shè)計203.5 油渣壓塊機(jī)壓輥的設(shè)計214 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存和運(yùn)輸，能夠大幅度減少我們所需要儲存和運(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渣，雖然油渣對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)大的原因使得動植物食用油的需求量隨之增大，因此動植物油渣資源豐富,我國對各種飼料和有機(jī)肥料的需求量也是非常巨大的，所以我們充分開發(fā)利用動植物油渣作為肥料和飼料，能夠為國家節(jié)省大量的外匯，同時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)價格昂貴、操作復(fù)雜及維修困難等原因，對于大多數(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，這會大大提高其成本。所以我們針對這種現(xiàn)狀，設(shè)計開發(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)計具有一定的應(yīng)用價值及研究必要性。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。計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合，采用計算機(jī)編程并控制機(jī)器工作，壓塊機(jī)可自動換壓頭進(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，人們設(shè)計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)工作帶動主軸旋轉(zhuǎn)，在帶動壓輥進(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。我在對油渣壓塊機(jī)壓輥進(jìn)行設(shè)計時，與其連接的主軸在與機(jī)箱連接時利用推力軸承，這樣壓輥壓在工作時就具有自動調(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)只能加工實心的產(chǎn)品，在一些空心產(chǎn)品如：碳棒時，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5060mm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)需要對壓輥的數(shù)量進(jìn)行設(shè)計，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1-2個壓輥的壓塊機(jī)即可滿足要求，因為壓輥越多壓塊機(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)量多會增加機(jī)器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，這樣也會提高壓塊機(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)料時由于材料自身的重力會自動覆蓋在模具上，而不需要設(shè)計材料推動裝置使材料進(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，很容易自動化，又因為其模具磨損快和剛性低的原因，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)封閉了左右兩個方向，但是前后兩個面是打開的，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，推動活塞沖壓模具使產(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)有兩個很明顯的缺點(diǎn)，其一就是機(jī)器整體穩(wěn)定性低，因為這類壓塊機(jī)用于加工大尺寸的工件，所以其在工作時會產(chǎn)生很大的震動。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1520%，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， 實現(xiàn)商業(yè)化平模壓輥成型要求原料含水率1520%，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)對輥擠壓成型要求原料含水率1035%，粒度小于10mm。技術(shù)處于研發(fā)階段。對原料的適應(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)品耐儲存、密度大；設(shè)備穩(wěn)定性差、振動大，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)品耐儲存、密度高，可加工成各種形狀；套筒易磨損，維修成本較高， 對原料適度要求嚴(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)展趨勢隨著計算機(jī)技術(shù)、液壓傳動技術(shù)、機(jī)電一體化、氣動技術(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)價格普遍昂貴，而且操作和維修都比較困難，只能針對大型企業(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)型為非自動連續(xù)生產(chǎn)型，故設(shè)計一種高效、自動化的壓塊機(jī)具有現(xiàn)實意義。1 油渣壓塊機(jī)設(shè)計方案及參數(shù)的確定1.1 壓塊機(jī)機(jī)身方案的確定本設(shè)計主要是針對中小型企業(yè)所用的壓塊機(jī)，最初設(shè)計壓塊機(jī)主要工作部分時是打算采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，但在前期查閱資料時發(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)架和傳動軸。壓塊機(jī)整體傳動方案：首先我們設(shè)計的是立式的壓塊機(jī)，其傳動方式是由電動機(jī)通過帶V形帶動帶輪，帶輪與錐齒輪用帶輪軸同軸連接，所以它們同軸轉(zhuǎn)動，再由錐齒輪帶動主軸，由于電動機(jī)是水平放置，需要通過錐齒輪實現(xiàn)水平-豎直的傳動，而后主軸再帶動壓輥轉(zhuǎn)動,壓輥與平模嚙合完成產(chǎn)品的壓縮。采用本傳動方案的原因是因為其結(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)器工作時效率更高。1.2 壓塊機(jī)整體傳動方案的選擇因為我們設(shè)計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，所以在傳動結(jié)構(gòu)中不需要進(jìn)行多級減速設(shè)計，于是我根據(jù)查閱的資料歸納并設(shè)計了以下三種傳動方案：圖1.1 三種壓塊機(jī)的傳動方案其中：方案a為帶輪-齒輪傳動；案b直齒輪傳動；方案c為直齒輪-斜齒輪傳動在對三種方案進(jìn)行對比，再結(jié)合本次設(shè)計壓塊機(jī)的工作需求，最后選定方案a為傳動方案。2 油渣壓塊機(jī)動力參數(shù)及傳動比的確定2.1 電動機(jī)的選擇根據(jù)本論文的設(shè)計要求，再查閱相關(guān)資料，調(diào)速變頻三相異步電動機(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、起動頻繁和場合的制動。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)速三相異步電動機(jī)該電機(jī)是機(jī)械工業(yè)相關(guān)部門統(tǒng)籌設(shè)計的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調(diào)速。而且輸出轉(zhuǎn)矩是額定的。三項異步電機(jī)在運(yùn)行中可通過控制器自動調(diào)節(jié)離合器的勵磁電流控制速度負(fù)反饋系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)速的輸出恒定，前提是擁有變動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。該產(chǎn)品的電機(jī)在設(shè)計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)動時候的速度變化率相對較小，同時具備負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)對速度，4、起動力矩大，起動平衡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)計和制造是為了滿足變頻調(diào)速，是機(jī)械設(shè)計及其自動化過程中的可節(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之間并且變速相對平穩(wěn)；3、 負(fù)載沖擊不大如果起動時是低頻；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)今社會調(diào)速交流方案中相對最先進(jìn)的系統(tǒng)之一，還可以保證電機(jī)低、高速運(yùn)行并且時間還比較長。在主軸傳動中的機(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電動機(jī)功率的計算：式中：P-效率（kw）M-主光軸扭矩（Nm）n-主光軸的轉(zhuǎn)動的速度（rpm）。根據(jù)公式： 計算出：通過計算得到，主軸的功率為21KW，主軸轉(zhuǎn)動所需的動力由電機(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)功率比計算的大一些，對比后我們選擇三相籠型異步電機(jī)，型號 ，電壓，功率，轉(zhuǎn)速，符合我們所設(shè)計壓塊機(jī)的工作要求。2.2 傳動比的計算及分配2.2.1 傳動比的計算根據(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所以總傳動比為2.2.2 傳動比的分配在傳動比的分配過程中，我總結(jié)了傳動比分配需要滿足以下幾點(diǎn)：1、傳動結(jié)構(gòu)要盡可能緊湊輕簡。2、機(jī)器在工作時其結(jié)構(gòu)要有足夠的穩(wěn)定性。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的同時，還要保證拉動件具有足夠的能量帶動機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。4、在設(shè)計減速器的過程中，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)計的壓塊機(jī)采用兩級減速傳動。因為模具和軋輥間隙很小，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會出現(xiàn)卡死，這時將會一個很大的擠出壓力和轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致電動機(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，三角帶打滑可以緩解發(fā)動機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷而發(fā)生損壞。第一階段V型皮帶減速傳動的傳動比為。為實現(xiàn)水平-豎直的傳動，第二階段采用圓錐齒輪減速裝置傳動，因為電機(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的傳動比為。3 油渣壓塊機(jī)主要零件的設(shè)計及校核3.1 V帶的設(shè)計及校核1、 計算功率式中：P電機(jī)的測定效率（kw） ；工況系數(shù)；根據(jù)我們設(shè)計的壓塊機(jī)的工作需要，工況系數(shù)選擇。所以:2、選擇帶型因為我們設(shè)計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)動速度是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和小帶輪的大小可以計算得出，帶的運(yùn)動速度為V=12.82m/s，帶的運(yùn)動速度，在帶的最大運(yùn)動速度范圍之內(nèi)，所以其符合我們的工作需要。根據(jù)傳動比我們可以計算出大帶輪的基準(zhǔn)直徑，。所以我們所設(shè)計的大小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑如下：；。4、計算帶輪的中心距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)計壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)確定，我們根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)大致取。根據(jù)V帶的長度計算公式計算：最后取。再通過最后取的來計算帶輪的中心距。5、計算包角，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：zV帶數(shù)量；長短底數(shù)；算計功率；vV帶運(yùn)動速度。8、計算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 錐齒輪減速傳動的設(shè)計及校核雖然我們所設(shè)計的小型油渣壓塊機(jī)在工作時所受到的載荷較小，但是在對圓錐齒輪的傳動進(jìn)行設(shè)計時，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；（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，下面計算齒輪的極限應(yīng)力： （） 上面公式中：-極限應(yīng)力；-使用時間系數(shù)；-最小安全系數(shù)。計算得。2、 計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。計算得出。根據(jù)計算得出，傳動比，計算大圓錐齒輪的分度圓直徑：3、計算圓錐齒輪的齒數(shù)式中：c-頂隙系數(shù)，取c=18；-傳動比 ；-齒輪分度圓直徑。計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)和傳動比計算小圓錐齒輪的齒數(shù)：，取17.。所以。4、 計算圓錐齒輪的各項參數(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。計算結(jié)果。再根據(jù)上式的計算結(jié)果丟齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計算和對比： ()結(jié)果為，符合我們的工作要求。設(shè)計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號鋼，所以本次壓塊機(jī)設(shè)計的主軸也采用45號鋼，其材料滿足我們的性能需要。3.3.2 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于軸是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中主要的傳動件，并且軸對軸上安裝的零件進(jìn)行傳動時必須進(jìn)行固定件的安裝，因此對軸的結(jié)構(gòu)有一定的要求，在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時要注意以下幾點(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)計的主軸是階梯軸，并且對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)行零部件的安裝時可以很方便的做到，所以上面所講的軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足的第二點(diǎn)要求是不難做到的。而對于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的第三點(diǎn)要求我們同樣進(jìn)行分析，在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計，還需要對主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，同時也要保證軸的結(jié)構(gòu)性能，保證軸在加工時的簡便、便于零部件的裝配、拆卸維修的快捷，同時還要使盡可能減少軸的加工時長，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)計的軸有兩個軸段需要加工鍵槽，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軸段上的零部件來確定軸上各個部位的長度和直徑，并且軸的各個部位的結(jié)構(gòu)也是通過所零件安裝和拆卸的需要來確定。對于零部件的安裝步驟我們需要注意順序：1、傳動件等關(guān)鍵零件優(yōu)先安裝；2、然后是軸與機(jī)架相對位置的安放；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。所以我們在對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，是通過我們選擇的電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速來計算各軸段所受到的力矩，進(jìn)而計算出軸的直徑。因此我們可以計算出各軸段的最小設(shè)計直徑：式中：p-功率（kW）；n-轉(zhuǎn)動速度（r/min）。通過查表得到A=125，所以計算得出：考慮到其它的因素?。焊鬏S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)行對大圓錐齒輪的定位，并且需要加工一個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，而因為主軸是豎直放置的，所以其在轉(zhuǎn)動時軸承會受到軸向、徑向兩個力，并且本次所設(shè)計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，安裝在軸上的各個零部件會對軸產(chǎn)生各個力，對這些力進(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)量屬性計算出總質(zhì)量；計算得 ；再根據(jù)（為扭矩，單位為）；計算得： 。最后算出軸上c點(diǎn)所受彎矩為：根據(jù)計算結(jié)果：與材料的極限強(qiáng)度對比：，所以此軸的強(qiáng)度滿足要求。設(shè)計完成后主軸具體結(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)計在油渣壓塊機(jī)中，油渣壓塊成型是通過壓輥的轉(zhuǎn)動使油渣進(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)動速度和進(jìn)料量來確定，而模孔的大小也會影響到機(jī)器的工作效率，通過查閱資料和計算，再根據(jù)所設(shè)計的壓塊機(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，并在平模靠外側(cè)開有一圈的?？祝鋽?shù)量為個，直徑為，它們圍繞的孔心圓直徑為400mm，這樣能在進(jìn)料及時的情況下使壓塊機(jī)的工作效率最大化。為了使壓塊機(jī)在工作時油渣更好的成型，我們在模孔的內(nèi)邊上加工長度不等的倒角，這樣壓塊機(jī)在工作時油渣能更好的進(jìn)入模孔并被壓縮成型。設(shè)計好之后平模具體結(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)計需要參照平模的尺寸進(jìn)行設(shè)計，平模模孔的位置是在平模上直徑為400mm的圓上，而壓輥則是繞著這個圓轉(zhuǎn)動工作，在分析和考量之后我們確定壓輥的直徑為189mm，為增強(qiáng)壓輥對油渣的碾壓，提高油渣壓縮的成型率，我們將壓輥設(shè)計為類似齒輪的形狀，不過壓輥的齒柱為圓柱體，這種圓柱體齒柱個數(shù)為15個。因為平模上的?？卓讖綖?2mm，我們將與平模接觸部分的圓柱體齒柱直徑設(shè)計為30mm，長度為17mm。設(shè)計完成后壓輥具體結(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)計主要有三個階段，1、進(jìn)行壓塊機(jī)設(shè)計之前資料的查閱，查閱資料后對其進(jìn)行歸納整理；2、根據(jù)資料對壓塊機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計；3、對壓塊機(jī)的幾個主要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸計算。在完成以上工作后，本文設(shè)計出了結(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，兩個壓輥，一個平模，一個軸套，兩個圓錐齒輪和兩個帶輪等大部件在成本計算范圍之內(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)計的壓塊機(jī)平模?？讛?shù)量為32個，采用雙壓輥能使其工作效率最大化，產(chǎn)量能達(dá)到25噸每小時，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)計油渣壓塊機(jī)的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計完各個零部件后，對其進(jìn)行了裝配測試，結(jié)果表明此次設(shè)計的油渣壓塊機(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 參考文獻(xiàn)1 劉圣勇， 陳開碇， 張百良國內(nèi)外生物質(zhì)成型燃料及燃燒設(shè)備研究與開發(fā)現(xiàn)狀J 可再生能源，2002，104 (4)2 袁振宏，吳創(chuàng)之，馬隆龍等編著生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)M北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2004(4)3 高增梁，方德明立式平模擠壓造粒機(jī)的受力及操作參數(shù)分析J浙江工學(xué)院學(xué)報，1993（3）4 高增梁，方德明，鐘建立立式平模擠壓造粒機(jī)的設(shè)計J 浙江工學(xué)院學(xué)報19965 吳創(chuàng)之，馬隆龍主編生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20026 Miles T R， Miles Jr T R， Baxter LLBioler deposits from firing Biomass fuelsJBiomass and Bioenergy，1996，(10)：1251387 何元斌生物質(zhì)壓縮成型燃料及成型技術(shù)(一) J農(nóng)村能源，1995 (5)：12148 鄭戈，楊世關(guān)，孔書軒，張百良生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的發(fā)展與分析J 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報1998，32 (4)：3493549 張百良，樊峰鳴，李保謙，張杰生物質(zhì)成型燃料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化前景分析J 2005，29 (1)：11111510陳喜龍，譚躍輝，王義強(qiáng)，嚴(yán)永林我國生物質(zhì)顆粒燃料推廣應(yīng)用中存在的問題與發(fā)展對策J 可再生能源200511Bellinger P L，McColly H FEnergy requirements for forming hay pellets JAgricultural Engineering，1961，42(5)：18018112 Compressive characteristics on the forming of the pellet and waferJJournal of the Japanese Society of Agricultural 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如前所訴，機(jī)械設(shè)計的目的是生產(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)識到在一個特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計之前，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)計看成是機(jī)械設(shè)計人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些數(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好的設(shè)計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，即使將一個小數(shù)點(diǎn)的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。一個好的設(shè)計人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險，當(dāng)新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有耐心，因為 所花費(fèi)的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，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)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。新設(shè)計本身會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，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風(fēng)險。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計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)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，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。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計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)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進(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)計的這個產(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？ 只有時間能對上述問題給出正確答案。但是， 產(chǎn)品的設(shè)計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計工程師還應(yīng)該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設(shè)計方案進(jìn)行磋商。通常 ，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題?？赡軙髮δ硞€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)計人員批準(zhǔn)，以保證不會損傷產(chǎn)品的功能。有時，在產(chǎn)品的裝配時或者裝箱外運(yùn)前的試驗中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計是一個動態(tài)過程。總是存在著更好的方法來完成設(shè)計工作，設(shè)計人員應(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)該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。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)常會對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，可能會要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對產(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，都會促使人們對材料進(jìn)行重新評價。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。設(shè)計通常可以分為幾個明確的階段：（a）初步設(shè)計；（b）功能設(shè)計；（c）生產(chǎn)設(shè)計。在初步設(shè)計階段，設(shè)計者著重考慮產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應(yīng)該對其中一個或幾個方案作進(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間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。在功能設(shè)計和工程設(shè)計階段，要做出一個切實可行的設(shè)計。在這個階段要繪制出相當(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)或者實物模型，并對其進(jìn)行試驗，評價產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗可能會表明，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。一個很有成就的公司在制造所有的樣機(jī)時，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)就沒有多大的價值。設(shè)計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)計階段去做。因為，在生產(chǎn)設(shè)計階段材料的更換是由其他人進(jìn)行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計工程師。 在生產(chǎn)設(shè)計階段中，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，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗表明，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)的代價要高。在設(shè)計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，必須對新材料進(jìn)行認(rèn)真的評價，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)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(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)是如此的時候；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。通過對上述五個問題的分析，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)該對材料的性質(zhì)，特點(diǎn)和加工方法有一個全面而基本的了解。 附錄2：外文原文