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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
畢業(yè)生姓名
：
專業(yè)
：
學(xué)號(hào)
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指導(dǎo)教師
所屬系（部）
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二〇xx年五月
成 績(jī) 評(píng) 定
指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)
答辯組評(píng)定成績(jī)
綜合成績(jī)
注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。
專業(yè)答辯組組長(zhǎng)： ?。ê灻?
200 年 月 日
答辯記錄卡
系 專業(yè) 姓名
答 辯 內(nèi) 容
問(wèn) 題 摘 要
評(píng) 議 情 況
記錄員： （簽名）
摘 要
大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)，主要是在原有錘式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，其中主要涉及到了對(duì)破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的確定，對(duì)皮帶傳動(dòng)的計(jì)算及皮帶輪和慣性輪的設(shè)計(jì)。結(jié)合電動(dòng)機(jī)提供原動(dòng)力的基礎(chǔ)上通過(guò)計(jì)算主軸的受力進(jìn)一步初步設(shè)定和校核。在對(duì)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先根據(jù)任務(wù)書的要求，選擇合適的錘盤排數(shù)，對(duì)于錘孔的位置確定主要受兩方面的因數(shù)影響，一是轉(zhuǎn)子腔體的限制，二是要求錘軸的中心線要能夠和慣性輪與皮帶輪挖空的區(qū)域相當(dāng)，這是為了快速安裝錘頭的需要。然后就是軸承等輔助設(shè)計(jì)的計(jì)算。待內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成，根據(jù)對(duì)生產(chǎn)能力的要求，來(lái)確定篩板的篩格等尺寸，來(lái)完成最后的設(shè)計(jì)。
此設(shè)計(jì)在原錘式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上，有以下方面的改進(jìn)：
1. 破碎機(jī)大梁從兩根變成了四根。如此安排可以在防止超過(guò)最大進(jìn)料粒度進(jìn)入腔體的基礎(chǔ)上，錘頭可以通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子，對(duì)巖石進(jìn)行二次破碎，即使真正進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部的巖石力度減少，如此可以減少錘頭的磨損，即使在巖石堆積較嚴(yán)重的情況也一般不會(huì)出現(xiàn)卡機(jī)的現(xiàn)象，有效地保護(hù)了機(jī)械，延長(zhǎng)了工作壽命。
2. 在調(diào)換錘頭的時(shí)候，需要打開(kāi)箱體，一般的破碎機(jī)箱體之間都是那很多螺栓緊固，這就在實(shí)際的工作中浪費(fèi)了有效地時(shí)間，本設(shè)計(jì)將上下箱體采用通過(guò)銷軸為中心軸的翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)上蓋的快速翻轉(zhuǎn)，有助于增加生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：破碎機(jī)，錘頭，軸承，大梁，箱體
目 錄
第一章 緒論…………………………………………………………………………………1
第二章 概述…………………………………………………………………………………3
第一節(jié) 該課題課題的研究背景…………………………………………………………3
第二節(jié) 目前主要的破碎理論……………………………………………………………3
一、 層壓破碎理論和自沖擊破碎理論………………………………………………3
二、 計(jì)算機(jī)輔助的軟件………………………………………………………………5
第三節(jié) 對(duì)幾種常用破碎機(jī)的介紹 ……………………………………………………10
一、 錘式破碎機(jī)………………………………………………………………………10
二、 顎式破碎機(jī)………………………………………………………………………10
三、 單齒輥破碎機(jī)……………………………………………………………………12
四、 回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)……………………………………………………………………13
第四節(jié) 本課題的來(lái)源和研究意義 ……………………………………………………14
一、 本課題的來(lái)源……………………………………………………………………14
二、 本課題的研究意義………………………………………………………………14
第五節(jié) 研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………………………15
第六節(jié) 本課題需要解決的問(wèn)題和研究方法 …………………………………………16
一、 本課題需要解決的問(wèn)題…………………………………………………………16
二、 本課題的研究方法………………………………………………………………17
第七節(jié) 本研究的發(fā)展方向 ……………………………………………………………17
第三章 大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)思路 ……………………………………………………18
第一節(jié) 大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)思路 …………………………………………………18
第二節(jié) 破碎機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及布局 ……………………………………………………19
一、 對(duì)破碎機(jī)任務(wù)書的整體理解……………………………………………………19
二、 破碎機(jī)的整體結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………20
第四章 錘式破碎機(jī)的具體設(shè)計(jì) …………………………………………………………21
第一節(jié) 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………21
一、 電動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………………………………………………21
二、 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………………23
三、 皮帶輪的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………26
四、 對(duì)慣性輪的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………28
第二節(jié) 轉(zhuǎn)子部件的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………29
一、 轉(zhuǎn)子主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 …………………………………………………30
二、 錘軸、圓盤和錘頭設(shè)計(jì)校核 …………………………………………………32
三、 軸承的選擇使用 ………………………………………………………………35
四、 軸承端蓋的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………38
第三節(jié) 零件的緊固和配合 ……………………………………………………………39
第四節(jié) 生產(chǎn)能力計(jì)算及篩板的設(shè)計(jì) …………………………………………………41
第五節(jié) 箱體的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………43
一、 對(duì)箱內(nèi)的襯板的說(shuō)明 …………………………………………………………43
二、 對(duì)箱體尺寸的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………44
致謝 ………………………………………………………………………………………46
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………48
3
第一章 緒論
本此設(shè)計(jì)的題目為大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的起始，現(xiàn)就錘式破碎機(jī)的概念，結(jié)構(gòu)及用途，做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)于大型破碎機(jī)的設(shè)計(jì)也是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和創(chuàng)新的。
錘式破碎機(jī)是利用錘頭的高速?zèng)_擊作用，對(duì)物料進(jìn)行中碎和細(xì)碎作業(yè)的破碎機(jī)械。錘頭交接于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，機(jī)體下部設(shè)有篦條以控制排料粒度。送入破碎機(jī)的物料首先受到高速運(yùn)動(dòng)的錘頭的沖擊而初次被排出機(jī)外，大于篦條縫隙的料塊在篦條上再次收到錘頭的沖擊和研磨，直至小于篦條縫隙后被排出。
錘式破碎機(jī)具有破碎比大、排料粒度均勻、過(guò)粉碎物少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。但由于錘頭磨損較快，在硬物料破碎的應(yīng)用上受到了限制；另外由于篦條拍堵塞，不宜于用它破碎濕度大和含粘土的物料。這種破碎機(jī)通常用來(lái)破碎石灰石、頁(yè)巖、煤炭、石膏等中硬一下的脆性物料。將錘式破碎機(jī)的錘頭換為鋼環(huán)的環(huán)式碎煤機(jī)，是錘式破碎機(jī)的變型。它利用高速?zèng)_擊和低速碾壓的綜合作用來(lái)破碎物料，因而可以活得更細(xì)的產(chǎn)品，主要用來(lái)為發(fā)電廠破碎煤炭，但也可用于石膏、鹽化工原料和一些中硬物料的破碎
常見(jiàn)的錘式破碎機(jī)有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種，按照錘子在轉(zhuǎn)盤上的排列，還有單排錘和多排錘等，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向有可逆式和不可逆式兩類。此外還有一些簡(jiǎn)易型錘式破碎機(jī)，如十字錘粉碎機(jī)，鏈環(huán)式碎煤機(jī)等。其中，使用最廣泛的是單轉(zhuǎn)子多排錘式破碎機(jī)。
錘式破碎機(jī)一般適用于含水量小于12%，抗壓強(qiáng)度小于120MPA的脆性物料，如石灰石，油母頁(yè)巖，礦渣，煤塊等。
錘式碎石機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1、破碎比大，破碎比通常決定著破碎段數(shù)，碎石機(jī)的破碎比大時(shí)，可減少破碎段數(shù)。錘式碎石機(jī)的破碎比可達(dá)10~15。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配緊湊，機(jī)體重量輕。3、產(chǎn)品粒度均勻，過(guò)粉碎少。4、生產(chǎn)能力大，電耗低5、結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、安裝方便、可維修性好，操作簡(jiǎn)便。6、節(jié)約工藝布局空間，尤其對(duì)水泥生產(chǎn)工藝布局的適應(yīng)性極好。錘式碎石機(jī)缺點(diǎn)：錘頭和篦條篩磨損快，檢修和找平衡時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)破碎硬質(zhì)物料，磨損更快；破碎粘濕物料時(shí)，易堵塞篦條篩縫，為此容易造成停機(jī)[3]（物料的含水量不應(yīng)超過(guò)10%）。
錘式碎石機(jī)的種類很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)特征的不同，可進(jìn)行如下分類：按回轉(zhuǎn)軸的數(shù)目分為單軸式和雙軸式；按錘頭的排數(shù)分為單排式和多排式；按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分為定向式和可逆式按錘頭的裝置方式不同，還可以分為固定錘式和活動(dòng)錘式。固定錘式僅用于物料的細(xì)磨，使用較少。
錘式破碎機(jī)是水泥、陶瓷、礦山和電力等行業(yè)廣泛使用的破碎機(jī)械，錘頭是其主要的易磨損件，經(jīng)受沖刷磨損，長(zhǎng)期以來(lái)多采用高錳鋼制造。但由于破碎某些物料受到的沖擊并不強(qiáng)烈，高錳鋼具有的加工硬化性能不能充分得以發(fā)揮，因此高錳鋼錘頭表現(xiàn)出磨損快[1]、使用壽命短的弱點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)鑄冶工作者根據(jù)錘頭使用的工況條件，提出了錘頭應(yīng)滿足: (1)合適的硬度，以抵抗物料的磨損；(2)具有一定的韌性，以抵抗疲勞剝落和防止斷裂，即要具有較好的強(qiáng)韌性和可靠性[ 2]。基于以上認(rèn)識(shí)，近年來(lái)我國(guó)冶鑄工作者研究開(kāi)發(fā)出了許多錘頭用的新型抗磨鑄鋼和鑄鐵材料和復(fù)合鑄造工藝，在實(shí)際使用中，這些錘頭表現(xiàn)出了較高錳鋼錘頭優(yōu)良的使用性能。
粉碎(包括破碎和磨碎)是當(dāng)代飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)必不可少的一個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)。在各種金屬、非金屬、化工礦物原料及建筑材料的加工過(guò)程中，粉碎作業(yè)要消耗巨大的能量,而且又是個(gè)低效作業(yè)。物料粉碎過(guò)程中，由于作業(yè)中產(chǎn)生發(fā)聲、發(fā)熱、振動(dòng)和摩擦等作用,使能源大量消耗。因而多年來(lái)界內(nèi)人士一直在研究如何達(dá)到節(jié)能、高效地完成破碎和磨碎過(guò)程，從理論研究到創(chuàng)新設(shè)備(包括改造舊有的設(shè)備)直至改變生產(chǎn)工藝流程。
綜上所述，隨著現(xiàn)代破碎理論的進(jìn)一步完善和成熟，我國(guó)的破碎機(jī)械正朝著低功耗和高破碎比的方向發(fā)展，相信在21世紀(jì)，國(guó)內(nèi)的破碎設(shè)備行業(yè)，能在未敗之地。
第二章 概述
第一節(jié) 課題研究背景
礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。礦物加工是礦業(yè)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它不但要為其他領(lǐng)域提供原材料，而且還要為自身的可持續(xù)發(fā)展提供機(jī)遇。粉碎是礦物加工中不可缺少的一種工藝過(guò)程。當(dāng)今世界礦物加工領(lǐng)域中破碎、磨礦能耗約占整個(gè)選礦過(guò)程能耗的4O～6O。據(jù)資料表明9O年代以來(lái)，世界上約12％ 的電能用于粉碎物料。破碎磨礦的節(jié)能降耗成了選礦領(lǐng)域降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一。而破碎理論的成熟是破碎機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的先決條件，因而破碎設(shè)備的發(fā)展依賴于破碎理論的發(fā)展。隨著研究的深入，人們不僅掌握了比較先進(jìn)的破碎理論，還熟知了高功率的破碎作業(yè)，可以用來(lái)改善能源效率和降低生產(chǎn)成本。
第二節(jié) 目前主要的破碎理論
一、層壓破碎理論和自沖擊破碎理論
(1).層壓破碎理論:
上世紀(jì)80年代，人們?cè)谘芯繂晤w粒破碎時(shí)發(fā)現(xiàn)，在空氣中一次破碎的碎片撞擊金屬板時(shí)明顯地產(chǎn)生二次破碎。一次破碎的碎片具有的動(dòng)能占全部破碎能量的45%，如能充分利用二次破碎能量，則可提高破碎效率。也有人指出，較小的持續(xù)負(fù)荷比短時(shí)間的強(qiáng)大沖擊，更有希望破碎物料，同時(shí)在對(duì)沖擊力與擠壓力對(duì)顆粒層的破碎效果進(jìn)行研究后得出結(jié)論：靜壓粉碎效率為100%，單次沖擊效率在35%～4O%。為了節(jié)約能量，提高粉碎效率，應(yīng)多用靜壓粉碎，少用沖擊粉碎。如果使大批脆性物料顆粒受到50MPa以上的壓力，就能夠由“料層粉碎”節(jié)約出可觀的能量?；谶@兩個(gè)認(rèn)識(shí)形成了層壓破碎理論，與傳統(tǒng)的擠壓破碎理論不同，傳統(tǒng)的擠壓破碎認(rèn)為石料的破碎是基于單顆粒發(fā)生在顆粒與襯板之間。層壓破碎認(rèn)為石料顆粒的破碎不僅發(fā)生在顆粒與襯板之間，同時(shí)也大量發(fā)生在顆粒與顆粒之問(wèn)。其特征是在破碎室的有效破碎段形成高密度的多個(gè)顆粒層，將充足的破碎功作用于石料顆粒群，在充分發(fā)揮層壓破碎的同時(shí)，充分利用了石料破碎過(guò)程中所產(chǎn)生的強(qiáng)大碎片飛動(dòng)能對(duì)相鄰石料進(jìn)行再破碎，獲得極高的破碎率，即便是比較大的排料口問(wèn)隙也能大量生產(chǎn)細(xì)粒產(chǎn)品。料層石料顆粒之間的相互擠壓，實(shí)現(xiàn)了選擇性破碎，使那些強(qiáng)度低的針、片石料在層壓破碎中首先破碎，故能產(chǎn)生優(yōu)粒形含量很高的石料產(chǎn)品(針片狀含量≤15 )。顎式破碎機(jī)是在這一理論的指導(dǎo)下的應(yīng)運(yùn)而生的代表性破碎設(shè)備。
(2).自沖擊破碎理論:
自沖擊破碎理論是上世紀(jì)80年代初，新西BARMAC公司的布賴恩·巴特立和吉姆·麥克唐納提出的。與傳統(tǒng)的沖擊破碎方式不同的是：傳統(tǒng)的沖擊破碎機(jī)是靠旋轉(zhuǎn)的板錘直接沖擊石料，對(duì)石料破碎和給石料破碎所需動(dòng)能，板錘在破碎石料的過(guò)程中自己也在快速消耗。而自沖擊破碎則是石料與石料之間的沖擊破碎，一部分石料通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)裝置獲得動(dòng)能，與另一部分以瀑落而下的石料沖擊破碎，在破碎腔內(nèi)一部分石料形成自襯式工作部件，使機(jī)器本身不受磨損。石料自襯保護(hù)了易損零部件，而本身又是被破碎物料。石料在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)了不斷破碎一形成石襯與排料一再破碎的循環(huán)破碎、排料過(guò)程。破碎過(guò)程是一種選擇性破碎，石料產(chǎn)品針片狀含量可≤1O。自沖擊破碎機(jī)由渦動(dòng)破碎腔、進(jìn)料分料裝置、轉(zhuǎn)子旋沖器、動(dòng)力傳動(dòng)裝置、機(jī)架等組成。石料通過(guò)給料裝置進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心，轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)，中心石料受離心力作用而飛濺，像子彈一樣，與另一部分以傘狀瀑落方式分流而下，在和轉(zhuǎn)子周圍環(huán)形石料相碰擊而產(chǎn)生第一次“石打石”自破碎，并共同飛濺到反擊石襯環(huán)上而產(chǎn)生第二次“石打石”自破碎。設(shè)備內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子出流噴射口側(cè)壁在運(yùn)轉(zhuǎn)中自形成拋物緊貼自襯層，使設(shè)備部件無(wú)磨損。石料在相互打擊后，又會(huì)在轉(zhuǎn)子與殼體之間破碎腔內(nèi)再次作回轉(zhuǎn)弧的回流運(yùn)動(dòng)，而形成多次“石打石”自破碎。破碎過(guò)程中，在物料顆粒之間傳遞能量，可使激烈的沖擊摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闇睾偷难心?。顆粒受到阻力，在消耗能量的同時(shí)被擊碎，直到能量全部消耗掉為止，最后脫離破碎腔，經(jīng)排料口排出。物料的破碎過(guò)程是物料顆粒之間的能量交換，從而提高了能量的利用率。自沖擊破碎機(jī)最顯著的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在破碎發(fā)出在石料與石料之間，使設(shè)備的損耗大大降低，減少了維修了量，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。同時(shí)產(chǎn)品粒度等級(jí)不因機(jī)件的磨損而改變，破碎效率也保持恒定。破碎機(jī)的內(nèi)部本身形成空氣流通系統(tǒng)，因此它對(duì)周圍的環(huán)境污染很小。由于細(xì)小的物料顆粒所具有的動(dòng)能小，破碎的可能性也很小，從而可以避免過(guò)粉磨現(xiàn)象的產(chǎn)生。自沖擊破碎機(jī)選擇性破碎，可生產(chǎn)優(yōu)形粒料，是一種高能量利用率設(shè)備。自沖擊破碎機(jī)主要是用于路用碎石系統(tǒng)的三級(jí)或四級(jí)破碎，生產(chǎn)中、細(xì)碎石和砂，也可降低轉(zhuǎn)子的速度而用于粗細(xì)石料的整形，以提高產(chǎn)品立方體顆粒含量。
二、計(jì)算機(jī)輔助的軟件
電子計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大成就之一，現(xiàn)已普及應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，以電子計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，將大大減輕科技人員的腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)，甚至能夠完成人力所不及的工作，從而促進(jìn)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)各類產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，以及產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到投放市場(chǎng)的周期都提出了越來(lái)越高的要求。在當(dāng)今高效益、高效率、高科技競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代，要適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)要求，提到產(chǎn)品質(zhì)量，縮短周期，就必須采用先進(jìn)的制造技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相互結(jié)合與參透，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造這樣一門綜合性的應(yīng)用技術(shù)，簡(jiǎn)稱CAD/CAM。他具有高智力、知識(shí)密集、綜合性強(qiáng)、效益高等特點(diǎn)，是當(dāng)前世界上科技領(lǐng)域的前言課題。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，不僅改變了人們?cè)O(shè)計(jì)、制造各種產(chǎn)品的常規(guī)的方式，有利于發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性，還將提高企業(yè)的管理水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)代最杰出的工程技術(shù)成就之一。尤其在當(dāng)前改革開(kāi)放形式下，面臨著日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如何提高本單位的應(yīng)變和生存能力，參與國(guó)際合作，是擺在各個(gè)企業(yè)面前的尖銳問(wèn)題。CAF/CAM技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組織模式，對(duì)于推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革、發(fā)展新興技術(shù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都具有十分重要的意義。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展CAD/CAM技術(shù)作為他們的戰(zhàn)略目標(biāo)。我國(guó)把繼續(xù)開(kāi)展“CAD應(yīng)用工程”作為“九五”期間的重點(diǎn)項(xiàng)目，并于1996年正式啟動(dòng)實(shí)施。同時(shí)，CAD/CAM技術(shù)作為CIMS的核心技術(shù)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，它的發(fā)展與應(yīng)用程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。
CAD/CAM技術(shù)從生產(chǎn)到現(xiàn)在，經(jīng)歷了形成、發(fā)展、提高和集成等階段。
我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)的引進(jìn)是從60年代開(kāi)始的，最早起步于航空工業(yè)，最近幾年發(fā)展很快，現(xiàn)已在機(jī)械、電子、建筑、汽車、服裝等行業(yè)逐步進(jìn)入實(shí)用階段。一方面，直接引進(jìn)一些國(guó)際水平的商品化軟件投入實(shí)際應(yīng)用，另一方面，很多研究單位自行開(kāi)發(fā)CAD/CAM系統(tǒng)，有些已達(dá)到國(guó)家先進(jìn)水平，進(jìn)一步促進(jìn)了CAD/CAM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展。
機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是在給定的載荷或環(huán)境條件下，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其他因素的限制范圍內(nèi)，選取設(shè)計(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)并使其獲得最優(yōu)值的一種新的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件這三者在設(shè)計(jì)空間的幾何表示中構(gòu)成的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
當(dāng)然，要建立能反映客觀工程實(shí)際的，完善的數(shù)學(xué)模型并不是一件容易的事。另外如果所建立的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式過(guò)于復(fù)雜，涉及的因素很多，在計(jì)算撒謊能夠也會(huì)出現(xiàn)困難。因此，要抓主要矛盾，盡量使問(wèn)題合理有時(shí)也會(huì)改善優(yōu)化結(jié)果。
實(shí)踐證明，最優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品具有良好的性能，減輕自重或體積，降低工程造價(jià)的一種有效設(shè)計(jì)方法。同時(shí)也可使設(shè)計(jì)者從大量煩瑣和重復(fù)的工作中解脫出來(lái)，使之有更多的精力從事創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，并大大提高設(shè)計(jì)效率。
近十年幾來(lái)，最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法已陸續(xù)用到建筑結(jié)構(gòu)、化工、冶金、鐵路、航天航空、造船、機(jī)床、汽車、自動(dòng)控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)以及電機(jī)、電器等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并取得了顯著效果。其中在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用雖尚處于早期階段，但也已經(jīng)取得了豐碩的成果。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，所涉及的因素越多，問(wèn)題越復(fù)雜，最優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果所取得的效益就越大。
目標(biāo)函數(shù)是以設(shè)計(jì)變量來(lái)表示設(shè)計(jì)所要追求的某種性能指標(biāo)的解析表達(dá)式。通常，設(shè)計(jì)所要追求的性能指標(biāo)較多，顯然應(yīng)以其中最重要的指標(biāo)作為設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)。這里我們按體積最小建立目標(biāo)函數(shù)。
設(shè)計(jì)變量是能影響設(shè)計(jì)質(zhì)量或結(jié)果的可變參數(shù)。但如果將所有能影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的參數(shù)都列為設(shè)計(jì)變量，將使問(wèn)題復(fù)雜化，而且也沒(méi)有必要。因此，應(yīng)對(duì)影響設(shè)計(jì)指標(biāo)的所有參數(shù)進(jìn)行分析、比較，從中選擇對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量確有顯著影響且能直接控制懂得獨(dú)立參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，其他參數(shù)則作為常量來(lái)處理。在一個(gè)最優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題中，設(shè)計(jì)變量太多，將使問(wèn)題變得十分復(fù)雜：而設(shè)計(jì)變量太少，則設(shè)計(jì)的自由度少，不能求得最優(yōu)化的結(jié)果。因此，應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)問(wèn)題綜合考慮這兩個(gè)方面，合理地選取設(shè)計(jì)變量。
目前通用減速器雖已有標(biāo)準(zhǔn)系列，但其參數(shù)的配合并不見(jiàn)得是最優(yōu)的。而現(xiàn)在的優(yōu)化方法都比較成熟，且有通用優(yōu)化程序，只需編制目標(biāo)函數(shù)和約束條件，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算就能在短時(shí)間內(nèi)得到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。減速器優(yōu)化的目標(biāo)可以很多，但最小的體積可以節(jié)省材料、降低成本，且可滿足許多特殊工況場(chǎng)合。
目標(biāo)函數(shù)取決于設(shè)計(jì)變量，而在很多實(shí)際問(wèn)題中設(shè)計(jì)變量的取值范圍是有限的或必須滿足一定的條件。在最優(yōu)化設(shè)計(jì)中這種對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制條件，稱為約束條件或設(shè)計(jì)約束，簡(jiǎn)稱約束。約束的形式，可能是對(duì)某個(gè)或某組設(shè)計(jì)變量的直接限制，這時(shí)稱為顯約束；也可能是對(duì)某個(gè)或某組設(shè)計(jì)變量的間接限制，這時(shí)稱為陰約束。另一種分類法是將設(shè)計(jì)約束分為邊界約束和形態(tài)約束。從理論上說(shuō)，有一個(gè)等式約束就有從優(yōu)化過(guò)程中消取一個(gè)設(shè)計(jì)變量的機(jī)會(huì)，或降低一個(gè)設(shè)計(jì)自由度的機(jī)會(huì)。但消取過(guò)程在代數(shù)上有時(shí)會(huì)很復(fù)雜或難于實(shí)現(xiàn)，故并不能經(jīng)常采用這種方法。不等式約束的概念對(duì)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)特別重要。例如，在僅有應(yīng)力限制的問(wèn)題中，若只規(guī)定等式約束，則所有的方法都將得出滿應(yīng)力設(shè)計(jì)，而這未必就是最小重量設(shè)計(jì)。因此，要得到最優(yōu)點(diǎn)就必須允許設(shè)計(jì)中的所有應(yīng)力約束并不都以等式形式出現(xiàn)，即應(yīng)有不等式約束。
選取設(shè)計(jì)變量、列出目標(biāo)函數(shù)、給定約束條件后便可構(gòu)造最優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。建立數(shù)學(xué)模型是最優(yōu)化過(guò)程中非常重要的一步，數(shù)學(xué)模型直接影響設(shè)計(jì)效果。對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題，建立數(shù)學(xué)模型往往會(huì)遇到很多困難，有時(shí)甚至比求解更為復(fù)雜。這時(shí)要抓住關(guān)鍵因素，適當(dāng)忽略不重要的成分，是問(wèn)題合理簡(jiǎn)化，以易于列出數(shù)學(xué)模型。另外，對(duì)于復(fù)雜的最優(yōu)化問(wèn)題，可建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型后由于不能求得最優(yōu)化解而必須改變數(shù)學(xué)模型的形式。由次可見(jiàn)，在最優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中開(kāi)展對(duì)數(shù)學(xué)模型的理論研究，十分重要。
鑒于機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題多數(shù)于約束非線形規(guī)劃問(wèn)題。通常在選擇最優(yōu)化方法時(shí)，首先應(yīng)明確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。例如問(wèn)題的規(guī)模，目標(biāo)函數(shù)及約束函數(shù)的性質(zhì)以及計(jì)算精度等。這些特點(diǎn)是選擇最優(yōu)化方法的主要依據(jù)。
選擇最優(yōu)化方法時(shí)，必須還要考慮它本身及其計(jì)算程序的特點(diǎn)。列如，該方法是否已有現(xiàn)成的程序可用；編制程序所要花費(fèi)的代價(jià)；程序的通用性或普遍性，即能否用它來(lái)解多種類型的問(wèn)題；解題規(guī)模；使用該程序的簡(jiǎn)便性及計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序需要花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用；程序的機(jī)動(dòng)性；該方法的收斂速度、計(jì)算精度、穩(wěn)定性及可靠性等。
考慮到為形成和編寫程序所需花費(fèi)的代價(jià)較高，因此一般都應(yīng)該選用以有現(xiàn)成程序中可用的最優(yōu)化方法。如果不是為了研究最優(yōu)化方法本身，或者不是為了取得某些規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，則采用以有的形成程序或適當(dāng)修改后就可用的現(xiàn)成程序，會(huì)大大節(jié)省時(shí)間。
是否值得付出一定代價(jià)去遍制新程序取決于其經(jīng)濟(jì)效益。如果這個(gè)程序能帶來(lái)明顯的效益，例如他能求解整整一大類最優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，甚至能夠成為最優(yōu)化計(jì)算的通用程序庫(kù)的一部分，則為形成該程序所花費(fèi)的代價(jià)，將由程序本身的通用性所收到得補(bǔ)償。
無(wú)約束最優(yōu)化方法最容易程序化，也最容易排除計(jì)算中所出現(xiàn)的故障。在約束最優(yōu)化方法中，懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法的計(jì)算程序也是最簡(jiǎn)單的，但它需要有一個(gè)初始點(diǎn)。從程序本身來(lái)看，則各種懲罰函數(shù)方法通常是最省力的。
有些方法可以拆成一些彼此獨(dú)立的部分，從而可由幾個(gè)人同時(shí)分別寫出個(gè)部分程序，然后組合到一起。
程序的通用性或普遍性，是指該程序能夠用于求解其它問(wèn)題的程度。他與編寫各種最優(yōu)化方法的程序時(shí)，都應(yīng)盡可能地引進(jìn)那些以有的卓有成效的子程序，或盡量使所編程序的某部分在別的場(chǎng)合也能使用。
程序的使用簡(jiǎn)便性取決于：該方法所需要的初始數(shù)據(jù)的多少及將其輸入計(jì)算機(jī)的工作量；在計(jì)算過(guò)程中是否需要進(jìn)行調(diào)整以及為解釋最后的輸出結(jié)果所要花費(fèi)的時(shí)間等。這些固然與程序本身有關(guān)，也與選擇的最優(yōu)化方法有關(guān)。例如懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法需要給出一個(gè)可行的初始點(diǎn)、懲罰參數(shù)的初始值及某個(gè)收斂準(zhǔn)則；可行方向法要求有可行的初始點(diǎn)、約束面容差和其他一些參數(shù)等。如果可初始點(diǎn)極難給出，則應(yīng)選用不許要這種可行的初始點(diǎn)的方法。在比較各種最優(yōu)化方法時(shí)，計(jì)算機(jī)執(zhí)行這些程序需要花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用應(yīng)受到較多的重視，計(jì)算效率或收斂速度應(yīng)是一項(xiàng)主要考慮的因素，這些可統(tǒng)稱為程序的有效性。用隨機(jī)試驗(yàn)法在中型計(jì)算機(jī)上即使計(jì)算一個(gè)中小型問(wèn)題也得耗去1-2個(gè)小時(shí)的時(shí)間。對(duì)于這種中小型問(wèn)題，采用隨機(jī)方向探索較適宜，其計(jì)算精度雖不及其他方法好，但對(duì)于一般實(shí)際工程問(wèn)題已足夠了，另外，從程序的使用簡(jiǎn)便性來(lái)說(shuō)也是好的，但要先找出一個(gè)可行的初始點(diǎn)。對(duì)于具有明確分析公式而且變量個(gè)數(shù)適中的設(shè)計(jì)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，懲罰函數(shù)法較好，而其中內(nèi)點(diǎn)法又是最有效的。如果是應(yīng)用近似分析法的話，內(nèi)點(diǎn)法更是特別有用。對(duì)于具有線性約束的非線性規(guī)劃問(wèn)題，使用梯度投影法效果最好。對(duì)于容易求導(dǎo)的問(wèn)題，某些可行方向法可能是最有效的；對(duì)于不易求導(dǎo)的問(wèn)題，采用懲罰函數(shù)法與另一種不需要計(jì)算梯度的無(wú)約束最優(yōu)化方法相結(jié)合的方法，或許是最適宜的。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)比較復(fù)雜的問(wèn)題，某些可行方向法可能是最有效的；對(duì)于不易求導(dǎo)的問(wèn)題，采用懲罰函數(shù)法與另一種不需要計(jì)算梯度的無(wú)約束最優(yōu)化方法相結(jié)合的方法，或許是最適宜的。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)比較復(fù)雜的問(wèn)題，應(yīng)盡量選用不需要計(jì)算函數(shù)梯度的方法和迭代過(guò)程中調(diào)用函數(shù)值次數(shù)少的方法，如隨機(jī)方向探索法。但當(dāng)目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)為高度非線性（嚴(yán)重扭曲）時(shí)，則應(yīng)選用穩(wěn)定性較好的方法，例如變尺度BFGS法與懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法相結(jié)合的方法。所謂穩(wěn)定性好的方法是指當(dāng)遇到高度非線性函數(shù)時(shí)，不會(huì)因計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的截?cái)嗾`差和方法的精度誤差而影響迭代過(guò)程，中斷計(jì)算。對(duì)于目標(biāo)函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的問(wèn)題，采用Powll法與懲罰函數(shù)內(nèi)點(diǎn)法相結(jié)合的方法比較有效。從可靠性來(lái)看，直接解法和內(nèi)點(diǎn)法比較好。可靠性是衡量解題成功的比率。所謂可靠性好的方法，是指它在各種條件下都能求得最優(yōu)解。內(nèi)點(diǎn)法也可以取得較高的精確度，但也要事先找到一個(gè)可行的初始點(diǎn)。如果取得可行的初始點(diǎn)很苦難，則可改用外點(diǎn)法。但當(dāng)懲罰因子時(shí)，懲罰函數(shù)靠近邊界處的幾何形狀會(huì)越來(lái)越 抖，給數(shù)值計(jì)算帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的困難。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，增廣拉格朗日乘子法對(duì)懲罰函數(shù)法的改進(jìn)是成功的，它在收斂速度和數(shù)值穩(wěn)定性方面又比一般的懲罰函數(shù)法優(yōu)越。作為實(shí)際最優(yōu)化工具，使用不包括拉格朗日乘子的SUMT法已成為過(guò)時(shí)。對(duì)于多變量多約束條件的大型問(wèn)題，采用可行方法比較有效，當(dāng)然其程序是復(fù)雜的。
從程序的機(jī)動(dòng)性來(lái)考慮，應(yīng)當(dāng)說(shuō)懲罰函數(shù)法與不用梯度的無(wú)約束最優(yōu)化方法相結(jié)合的方法是最好的。因?yàn)樵谶@類方法中，能較容易地修改目標(biāo)函數(shù)或約束條件，加進(jìn)或減去一些約束，甚至把問(wèn)題中的各個(gè)部分的地位進(jìn)行交換。而那些直接方法或者是和用到梯度的無(wú)約束最優(yōu)化方法結(jié)合起來(lái)的懲罰函數(shù)方法，則就很難作出這樣一些變更了。不言而喻，所謂程序的機(jī)動(dòng)性，是指它可以如上述用多種辦法來(lái)求解，或改進(jìn)一個(gè)特定設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。
第三節(jié) 幾種常見(jiàn)破碎機(jī)的介紹
一、錘式破碎機(jī)
物料的破碎是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過(guò)程?，F(xiàn)有的破碎機(jī)有：顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和輥式破碎機(jī)[1]。反擊式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)都屬于以沖擊作用為主來(lái)破碎脆性物料的機(jī)器，故常被稱為沖擊式破碎機(jī)。作為沖擊式破碎機(jī)的一種，錘式破碎機(jī)與以擠壓作用為主的破碎機(jī)，如顎式、圓錐和輥式破碎機(jī)等相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、破碎比大，產(chǎn)品顆粒好，設(shè)備重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)在各行業(yè)中被廣泛使用，特別是隨著建材行業(yè)的發(fā)展，錘式破碎機(jī)無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上，還是在材質(zhì)上都進(jìn)行了較大的改進(jìn)。錘式破碎機(jī)的主要工作部件為帶有錘子（又稱錘頭）的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷軸和錘子組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部進(jìn)料口送入機(jī)身內(nèi)，受高速運(yùn)動(dòng)的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級(jí)物料通過(guò)篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒級(jí)物料阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨， 最后通過(guò)篩板排出機(jī)外。錘式破碎機(jī)適用于破碎各種脆性材料的礦物。被破碎物料為煤、鹽、白亞、石膏、明礬、磚、瓦、石灰石等。其物料的抗壓強(qiáng)度不超過(guò)100兆帕，濕度不大于15%。
沖擊式破碎機(jī)是采用沖擊原理來(lái)破碎物料的，其打擊件，如：錘頭、板錘、反擊板等，在使用中磨損甚快，轉(zhuǎn)子是錘式破碎機(jī)的主要工作部件，主軸是支承轉(zhuǎn)子的重要零件，它承受較大的循環(huán)沖擊力，因此要求主軸具有較高的強(qiáng)度和韌性，并選配可承受較重沖擊負(fù)荷的軸承。這種缺陷，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，限制沖擊式破碎機(jī)的適用范圍，只能用于中硬物料的破碎。
二、顎式破碎機(jī)
(1)新型顎式破碎機(jī)
1858年，埃里一布雷克(E1．Blake)取得專利權(quán)，制造雙肘板顎式破碎機(jī)，現(xiàn)在最常用的顎式破碎機(jī)是布雷克的顎式破碎機(jī)和更近代制造的單肘板顎式破碎機(jī)。顎式破碎機(jī)最大的弱點(diǎn)之一，是它們?cè)谝粋€(gè)工作循環(huán)內(nèi)只有一半時(shí)間進(jìn)行工作。80年代以來(lái)，我國(guó)顎式破碎機(jī)的研制與改進(jìn)取得了一定成果，如我國(guó)破碎專家王宏勛教授和他的學(xué)生丁培洪碩士引用了“動(dòng)態(tài)嚙角”的概念，開(kāi)發(fā)GⅪJE系列深腔顎式破碎機(jī)，當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)引起一定的轟動(dòng)。該機(jī)與同種規(guī)格破碎機(jī)相比，在相同工況條件下，處理能力可提高2O～25 ，齒板壽命可提高1～2倍。該機(jī)采用負(fù)支撐零懸掛，具有雙曲面腔型第二代GⅪ 250×400負(fù)支撐在第一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改進(jìn)，增大了破碎比，降低了產(chǎn)品粒度，最大給料粒度為220 mm，產(chǎn)量5～16 t／h，排料口調(diào)整范圍為10～40 mm，給料抗壓強(qiáng)度<300 MPa。PEY4060液壓保險(xiǎn)顎式破碎機(jī)，以液缸為過(guò)載保護(hù)裝置，正支撐、正懸掛、深破碎腔。該機(jī)最大給料粒度為340 mm，排料調(diào)整為30～100mm，生產(chǎn)能力為10～40 t／h。北京礦冶研究總院林運(yùn)亮等人，與上海多靈一沃森機(jī)械設(shè)備有限公司合作開(kāi)發(fā)了PED低矮可拆式顎式破碎機(jī)。該機(jī)是一種適于井下作業(yè)特殊條件下的新型顎式破碎機(jī)。機(jī)械本身高度低，動(dòng)顎位置低，固定顎位于動(dòng)顎和偏心軸之間。多靈一沃森機(jī)械設(shè)備有限公司的戎吉華高級(jí)工程師集多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)最大的12OO×15OO復(fù)擺顎式破碎機(jī)。
(2)顎輥破碎機(jī)
將高效節(jié)能的顎式破碎機(jī)和對(duì)輥破碎機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起，研制出了顎輥破碎機(jī)。該設(shè)備采用單電機(jī)或柴(汽)油機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)整機(jī)放在拖車上被牽引拖動(dòng)時(shí)，便成為移動(dòng)式顎輥破碎機(jī)。顎輥破碎機(jī)的工作原理是：電機(jī)或柴(汽)油機(jī)驅(qū)動(dòng)下部對(duì)輥破碎機(jī)主動(dòng)輥部，主動(dòng)輥部經(jīng)過(guò)橋式齒輪帶動(dòng)被動(dòng)輥部反向運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，主動(dòng)輥部另一端經(jīng)膠帶傳動(dòng)帶動(dòng)上部顎式破碎機(jī)工作。通過(guò)調(diào)整對(duì)輥破碎機(jī)的安全調(diào)整裝置，調(diào)整兩輥間的間隙，可得到最終要求的粒度。顎輥破碎機(jī)具有破碎比大(15～16)、高效節(jié)能、體積小、重量輕、驅(qū)動(dòng)方式多樣和移動(dòng)靈活、可整機(jī)也可分開(kāi)單獨(dú)使用等特點(diǎn)，特別適于深山區(qū)中小型礦山和建筑工地材料的破碎，也可作為“移動(dòng)式選廠”的配套破碎系統(tǒng)。
(3)大傳動(dòng)角顎輥破碎機(jī)
一種大傳動(dòng)角顎輥破碎機(jī)克服了復(fù)擺顎輥破碎機(jī)的抬礦、機(jī)體高、主軸承受力大等缺點(diǎn)，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：用較小的偏心距能得到較大的水平行程，因而可降低能耗，動(dòng)顎與給料口方向一致，從而排出復(fù)擺顎輥破碎機(jī)的抬礦作用。肘板置于動(dòng)顎給料口后部，使機(jī)器高度降低，適于井下移動(dòng)式破碎機(jī)上。原上海建材工業(yè)學(xué)院利用“固定容積”原理，推導(dǎo)出有獨(dú)特見(jiàn)解的修正高斯曲線方程，利用該方程設(shè)計(jì)出新一代的PEX一150×750一A 型細(xì)碎顎式破碎機(jī)，該設(shè)備的破碎腔為“直線一外旋輪線一修正高斯曲線”型高深式破碎腔。該機(jī)與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、破碎比大、產(chǎn)量高(提高2O 左右)、噪音小、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。該產(chǎn)品已獲得國(guó)家專利，主要用于水泥、選礦、冶金、陶瓷、化工等行業(yè)各種磨機(jī)的預(yù)粉碎(細(xì)碎)。
(4)雙動(dòng)顎式破碎機(jī)
沈陽(yáng)黃金學(xué)院與遼寧紅透山機(jī)械廠聯(lián)合研制的SEP一25型雙動(dòng)顎式破碎機(jī)，其破碎比可達(dá)12，與同規(guī)格舊型顎式破碎機(jī)對(duì)比，生產(chǎn)能力提高60 ～100 ，電耗降低30 ～5O 。北京礦冶研究總院也生產(chǎn)雙動(dòng)顎式破碎機(jī)。
三、單齒輥破碎機(jī)
針對(duì)用于粉碎煤的單齒輪破碎機(jī)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不均勻等特點(diǎn)，華北工學(xué)院開(kāi)發(fā)了新一代915單齒輥破碎機(jī)。這種破碎機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)型式：第一種結(jié)構(gòu)型式將原來(lái)的拉力彈簧改為推力彈簧，彈簧彈力為490kN 拉桿鉸接在顎板上，兩端帶有M100×4螺紋，分別裝有兩個(gè)旋緊螺母；左端螺母用于調(diào)整顎板位置，即出料口間隙，右端螺母用于調(diào)整彈簧彈力，拉桿插在裝于機(jī)體上的支座上，支座孔為上下可調(diào)的長(zhǎng)方形，用以調(diào)整產(chǎn)品的粒度。這種結(jié)構(gòu)降低了機(jī)體高度，縮短了拉桿長(zhǎng)度，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。第二種結(jié)構(gòu)利用顎式破碎機(jī)的楔形調(diào)整機(jī)構(gòu)和雙輥破碎機(jī)的主動(dòng)輥軸相結(jié)合，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，如：進(jìn)料口大，輥?zhàn)颖砻婵裳b有不同尺寸的破碎齒板，顎板上鑲有可更換的耐磨襯板，出料口大小可通過(guò)推力板上的長(zhǎng)方形螺孔調(diào)整。與同規(guī)格的顎式破碎機(jī)或雙輥破碎機(jī)相比，這類設(shè)備的破碎能力可增大幾倍，效率可提高30 ?，F(xiàn)已調(diào)試出F915×1000單齒輥破碎機(jī)，生產(chǎn)能力達(dá)140 t／h，最大進(jìn)料口尺寸為500 mm，出料粒度為50～100 mm，產(chǎn)品粒度比較均勻。同時(shí)，由于這種結(jié)構(gòu)的破碎機(jī)有預(yù)碎和破碎兩個(gè)區(qū)域，破碎后的物料受齒輥撥動(dòng)而被強(qiáng)制排出機(jī)體外，所以更適用于處理較粘的潮濕物料。
四、回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)
(1)回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)
回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)最初見(jiàn)于6O年代的聯(lián)邦德國(guó)，由于國(guó)外大型礦山要求大型機(jī)械，而剛剛問(wèn)世的回轉(zhuǎn)破碎機(jī)沒(méi)有得到發(fā)展。8O年代初期，由于中小型礦山的迅速發(fā)展，我國(guó)研究工作者開(kāi)始對(duì)回轉(zhuǎn)破碎機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的研制。眾所周知，破碎設(shè)備的好壞，主要是取決于破碎腔的設(shè)計(jì)，破碎腔能夠體現(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)能力、功耗、鋼耗及破碎產(chǎn)品質(zhì)量等重要性能指標(biāo)?；剞D(zhuǎn)式破碎機(jī)主要由回轉(zhuǎn)輥、懸掛裝置、保險(xiǎn)裝置、調(diào)整機(jī)構(gòu)、拉緊裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)架組成，其破碎腔由固定凹面破碎板和破碎回轉(zhuǎn)輥組成。物料的破碎是通過(guò)回轉(zhuǎn)輥的偏心運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)完成的，其破碎腔嚙角具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化功能。該機(jī)破碎腔的嚙角是自上而下逐漸減小的，這可有效地防止排料口堵塞，使排料順暢，并可實(shí)現(xiàn)高頻破碎，且破碎過(guò)程又是漸進(jìn)的。因此，破碎效率高、能量集中、磨損小。PH 型回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)的破碎作用，發(fā)生于破碎回轉(zhuǎn)輥偏心位置附近，破碎腔中的物料由上至下依次被破碎。物料的破碎主要靠擠壓、劈裂、彎曲、磨削等作用。當(dāng)偏心轉(zhuǎn)離破碎腔時(shí)，巳被破碎的合格物料由排料口排出。排料過(guò)程，一是靠重力自然排料；二是靠“強(qiáng)制排料”。破碎輥可相對(duì)于偏心軸自由回轉(zhuǎn)，根據(jù)作用力矩的大小和方向，輥筒有正轉(zhuǎn)(與偏心軸旋轉(zhuǎn)相同)、不轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)3種狀態(tài)，轉(zhuǎn)速也有快慢之分，這樣可有效地使破碎輥面磨損均勻?；剞D(zhuǎn)式破碎機(jī)具有變嚙角、高密度破碎、依次漸進(jìn)破碎、高頻破碎和強(qiáng)制排料等特點(diǎn)。
(2)雙腔回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)
為更好地發(fā)揮回轉(zhuǎn)破碎機(jī)的作用，將pH 破碎機(jī)的輔助破碎腔改成與主破碎腔對(duì)稱形式，這就是雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī)，其有以下優(yōu)點(diǎn)：① 破碎回轉(zhuǎn)輥筒呈正反擺轉(zhuǎn)，使物料的破碎更加有效；② 對(duì)稱副腔的增設(shè)，使破碎過(guò)程的空行程縮短，產(chǎn)量增加30～40 。PSH系列雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī)由于破碎輥采用了高強(qiáng)度耐磨焊層，可以破碎抗壓強(qiáng)度為600 MPa以上的物料，對(duì)Al含量為87.5 的耐火材料，可以很容易破碎。北京市京海鷹礦山工程設(shè)備公司生產(chǎn)五鷹牌PSH系列雙腔回轉(zhuǎn)破碎機(jī)，與同規(guī)格的顎式破碎機(jī)相比，該機(jī)的生產(chǎn)能力比顎式破碎機(jī)提高近1倍，能耗降低40 ，鋼耗降低50 以上，破碎產(chǎn)品粒度分布均勻，顆粒尺寸嚴(yán)格，粒形呈立方狀，使其在礦山加工和建筑石料破碎等方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。另外，PSH 回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)工作時(shí)振動(dòng)小，可平穩(wěn)工作，空載噪音與顎式破碎機(jī)相比降低3O ，能耗降低4O ，鋼耗降低5O以上，破碎產(chǎn)品粒度分布均勻，顆粒尺寸嚴(yán)格，粒形呈立方狀，使其在礦山加工和建筑石料破碎等方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。另外，PSH 回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)工作時(shí)振動(dòng)小，可平穩(wěn)工作，空載噪音與顎式破碎機(jī)相比降低30。
第四節(jié) 課題的來(lái)源和研究意義
一、本課題來(lái)源
本文是針對(duì)破碎機(jī)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，論文以破碎機(jī)中的錘式破碎機(jī)為例，進(jìn)行了相關(guān)研究計(jì)算。
二、本課題研究意義
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是為機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及課程以后所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生第一次全面，規(guī)范地進(jìn)行設(shè)計(jì) 訓(xùn)練，其主要目地是：
1） 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固，深化和擴(kuò)展學(xué)生有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
2） 通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件，常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械 的設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立，全面，科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力。
3） 在課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊(cè)，圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算，繪圖，數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力。
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快以及中國(guó)加入WTO多年這一現(xiàn)實(shí)，我國(guó)的制造業(yè)企業(yè)不僅要承受國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，而且還要面臨國(guó)外同類產(chǎn)品的猛烈沖擊。制造企業(yè)為提高自身競(jìng)爭(zhēng)力擴(kuò)展企業(yè)生存空間，必須不斷增強(qiáng)創(chuàng)新能力、縮短交貨周期、提高用戶化程度。
產(chǎn)品需求的多樣化、復(fù)雜化，產(chǎn)品生命周期的縮短以及產(chǎn)品市場(chǎng)的全球化，迫切要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以最快的速度、最高的質(zhì)量、最低的成本和最好的服務(wù)來(lái)適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求，所以制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也是圍繞時(shí)間、質(zhì)量、成本和服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò)程推動(dòng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)手段從“手工”向“自動(dòng)”的轉(zhuǎn)變，三維產(chǎn)品參數(shù)化模型的廣泛應(yīng)用，使產(chǎn)品模型表示的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，不僅包含產(chǎn)品的外形、尺寸的幾何信息，還可以包括分析、加工、材料、特性等數(shù)據(jù)。這樣的產(chǎn)品模型可以直接進(jìn)入CAPP與CAM系統(tǒng)進(jìn)行工藝規(guī)劃和加工NC代碼編程，而加工代碼可以輸入NC機(jī)床、加工中心控制加工過(guò)程。產(chǎn)品的參數(shù)化模型加強(qiáng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的連接，提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率。提高機(jī)械產(chǎn)品信息描述模型的完備性和連續(xù)性，將產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)與制造通過(guò)產(chǎn)品參數(shù)化模型連接成一個(gè)有機(jī)整體，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都建立在通用的產(chǎn)品模型基礎(chǔ)上，對(duì)于現(xiàn)代制造企業(yè)具有重要的意義。
隨著時(shí)代的發(fā)展，生產(chǎn)力的不斷提高，過(guò)去的那種中小型的破碎機(jī)以及能滿足我們的生產(chǎn)力需求，這時(shí)高效，節(jié)能，的大型的破碎機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生。我選擇了重錘式破碎機(jī)，在原來(lái)的錘式破碎機(jī)的基礎(chǔ)上提高它的生產(chǎn)效率。
第五節(jié) 研究現(xiàn)狀
在對(duì)礦物的加工過(guò)程中，破碎是能耗很大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。但破碎設(shè)備種類很多，對(duì)不同的礦物其破碎效果也大不相同。因此，合理設(shè)置破碎系統(tǒng)，選用和推廣高效率、低能耗、經(jīng)濟(jì)、耐用的新型破碎設(shè)備，無(wú)論是對(duì)節(jié)能降耗，還是對(duì)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，進(jìn)而提高企業(yè)的整體效益均具有十分重要的意義。錘式破碎機(jī)是經(jīng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的錘體與物料碰撞破碎物料的，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，破碎比大，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，可作干、濕兩種形式破碎，錘式破碎機(jī)適用于礦山、水泥、煤炭、冶金、建材、公路、燃化等部門對(duì)中等硬度及脆性物料進(jìn)行細(xì)碎。錘式破碎機(jī)可根據(jù)用戶要求調(diào)整蓖條間隙，改變出料粒度，以滿足不同用戶的不同需求。
錘式破碎機(jī)是冶金、建材、化工和水電等工業(yè)部門中細(xì)碎石灰石、煤或其他中等硬度以下脆性物料的主要設(shè)備之一，具有破碎比大，生產(chǎn)能力高，產(chǎn)品粒度均勻等特點(diǎn)。我設(shè)計(jì)制造錘式破碎機(jī)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能可靠，工作平穩(wěn)，能耗低。
現(xiàn)在市場(chǎng)上的機(jī)器有很多種工作形式，有顎式破碎機(jī)，單齒輥破碎機(jī)，回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)，環(huán)錘式破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)， 實(shí)驗(yàn)室破碎機(jī)， 對(duì)輥破碎機(jī) 圓錐破碎機(jī)等等。以下是大型破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下面介紹一種使用大型錘式破碎機(jī)破碎的例子：大型錘式破碎機(jī)主要是靠沖擊作用來(lái)破碎物料的。破碎過(guò)程大致是這樣的，物料進(jìn)入破碎機(jī)中，遭受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊而破碎，破碎了的物料，從錘頭處獲得動(dòng)能，從高速?zèng)_向架體內(nèi)擋板，篦條，與此同時(shí)物料相互撞擊，遭到多次破碎，小于篩條之間隙的物料，從間隙中排出，個(gè)別較大的物料，在篦條上再次經(jīng)錘頭的沖擊，研磨，擠壓而破碎，物料被錘頭從間隙中擠出。從而獲得所需粒度的產(chǎn)品【23】。
第六節(jié) 本課題研究要解決的問(wèn)題和采用的研究方法
一、本課題主要解決的問(wèn)題
1. 進(jìn)料口的尺寸。
2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
3. 錘頭的鋼度要求。
4. 錘頭在轉(zhuǎn)盤排列密度。
5. 重錘式破碎機(jī)的外型尺寸。
6. 轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)直徑。
7. 電動(dòng)機(jī)的功率。
8. 篦條的鋼度。
錘式破碎機(jī)在工作過(guò)程中，當(dāng)?shù)V石進(jìn)入破碎機(jī)后，將受到高速回轉(zhuǎn)錘頭的沖擊而破碎，錘頭的沖擊將會(huì)直接傳遞到錘體、軸及軸承等，對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)用錘式破碎機(jī)的受力分析主要包括錘頭與錘體的受力分析、軸的受力分析以及軸承的受力分析等。將錘頭與錘體、軸以及軸承,包括鍵作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，以下將此整體稱為錘軸。錘軸實(shí)際上是一個(gè)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體,是錘式破碎機(jī)的主要執(zhí)行部分。錘軸是錘式破碎機(jī)的關(guān)鍵部件，既要求高精度，又要求高剛度,既要進(jìn)行精加工工序,又要進(jìn)行一定的粗加工，因此，對(duì)錘軸的靜、動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。主軸的中部裝有錘頭，直接參與沖擊破碎，它的性能在錘式破碎機(jī)中是舉足輕重的。
二、采用的研究手段
1.通過(guò)研究礦物破碎需要的最小力，通過(guò)動(dòng)量平衡，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)速和錘頭質(zhì)量的合理設(shè)計(jì)。
2.通過(guò)求得的最小力，結(jié)合初設(shè)定的錘盤大小，求的傳動(dòng)軸要承受的扭矩，進(jìn)而通過(guò)材料力學(xué)的知識(shí)，求得該軸得得直徑大小，確定整個(gè)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)及尺寸大小的分配。
3.根據(jù)任務(wù)書對(duì)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的要求，確定圓盤的厚度，確定錘盤的排數(shù)以及錘頭的個(gè)數(shù)。將轉(zhuǎn)子受力分配到每個(gè)錘頭，確定銷對(duì)應(yīng)的抗擠壓的最小允許直徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)銷軸的校核。另外，在設(shè)計(jì)圓盤大小的時(shí)候要合理確定銷軸孔的位置，以便其同皮帶輪和慣性論的中心線一致，以便在以后調(diào)換錘頭方向的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)快速拆卸與安裝。
4.根據(jù)軸上的縱向和橫向載荷，選擇合適的軸承型號(hào)以及尺寸大小。
5.根據(jù)傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)皮帶輪直徑，特別注意皮帶輪挖孔中心線與銷軸中心線的一致性。
6.對(duì)軸承以及軸與輪轂之間的公差及配合進(jìn)行合理的選擇。
7.根據(jù)生產(chǎn)能力的計(jì)算設(shè)計(jì)篩板，選擇能夠滿足一般生產(chǎn)對(duì)濕度，顆?；瘜W(xué)腐蝕等特點(diǎn)的材料以及規(guī)格大小。
8 對(duì)象提進(jìn)行整體設(shè)計(jì)
9.設(shè)計(jì)殼體的壁厚，以及完成對(duì)襯板的選擇與尺寸設(shè)計(jì)。
10.進(jìn)行設(shè)計(jì)的局部?jī)?yōu)化處理。
第七節(jié) 發(fā)展方向
目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用碎石機(jī)破碎大塊礦巖，主要在卸礦口的格篩上有些應(yīng)用，而用在采礦場(chǎng)尚處于試驗(yàn)階段，因此，應(yīng)研制適用于礦山各個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的多種類型的碎石機(jī)。在人口稠密地區(qū)進(jìn)行采礦，更需要用碎石機(jī)代替二次爆破法破碎大塊。為了改變我國(guó)在采掘工業(yè)中破碎大塊礦巖的落后狀況，應(yīng)盡快研制適用于礦山的、大沖擊功的、機(jī)動(dòng)靈活、價(jià)格便宜的、各種型號(hào)的液壓及風(fēng)動(dòng)碎石機(jī)。液壓碎石機(jī)不需配置壓氣設(shè)施，移動(dòng)方便，更適宜在采場(chǎng)工作面使用，應(yīng)予優(yōu)先發(fā)展。錘式破碎機(jī)錘軸進(jìn)行有限元的分析[5]
基于ANSYS/LS-DYNADUI廢鋼破碎機(jī)的仿真[6]。
第三章 大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)思路
第一節(jié) 大型錘式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)思路
對(duì)于大型破碎機(jī)的思路，首先重在了解已有的破碎機(jī)技術(shù)，可以說(shuō)大型錘式破碎機(jī)是為了順應(yīng)新要求對(duì)已有破碎機(jī)的改造[3]。大型錘式破碎機(jī)的特點(diǎn)在原基礎(chǔ)上在尺寸上是要增大的，這主要是其腔體的增加，經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)主軸和軸銷的確定。由于大型破碎機(jī)的進(jìn)料粒度變大，這就要考慮到對(duì)巖石的二次破碎，使其較好的通過(guò)打擊達(dá)到預(yù)先的出料粒度，而且有利于保護(hù)機(jī)械的，以延長(zhǎng)其壽命。在設(shè)計(jì)中將通過(guò)在轉(zhuǎn)子上不增添四根大梁的方式來(lái)進(jìn)行通過(guò)但轉(zhuǎn)子對(duì)巖石二次破碎的改造。該大梁將要傾斜式的安裝，有助于進(jìn)料在重力作用下迅速全面的移動(dòng)到能夠打擊到的地方，對(duì)于較大的進(jìn)料進(jìn)行與襯板之間的多次打擊。該大梁的主要作用是首先避免了進(jìn)料對(duì)垂頭轉(zhuǎn)子的直接打擊，保證了轉(zhuǎn)子較為平穩(wěn)的運(yùn)行，在某種意義上講，這就有效地保護(hù)進(jìn)料對(duì)軸承和銷軸的打擊。再則就其可以起到一個(gè)篩子的作用，將超過(guò)最大進(jìn)料粒度尺寸的巖石拒之門外。以上這些作用，在以往的錘式破碎機(jī)中也有應(yīng)用，最用的特點(diǎn)是這次破碎大梁的尺寸并不是一最大粒度為大梁間距的，如此設(shè)計(jì)，一些較大的巖石在大梁上進(jìn)行打擊，待其打擊到一定的尺寸后才進(jìn)入腔體進(jìn)行二次破碎。這樣的好處是避免了較大尺寸的粒度巖石非均勻的傾倒在腔體，造成腔體轉(zhuǎn)子卡死的情況。
這次設(shè)計(jì)的第二個(gè)改進(jìn)是對(duì)其箱體上該的活動(dòng)的改造。在以往的錘式破碎機(jī)，上箱體和下箱體的連接是靠周邊的螺母進(jìn)行緊固的，這將在實(shí)際的工作中，因?yàn)椴痖_(kāi)上箱蓋調(diào)換錘頭的時(shí)候造成了許多時(shí)間的浪費(fèi)。
設(shè)計(jì)皮帶輪的時(shí)候，在充分驗(yàn)證其最小直徑的同時(shí)也要考慮到其與其圓盤銷孔之間的位置關(guān)系，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)是一種不可逆式錘式破碎機(jī)，其只能支持一個(gè)方向進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)破碎，在工作的工作中只是單方面的磨損一邊的錘頭破碎到不能再進(jìn)行工作的時(shí)候，要對(duì)其進(jìn)行錘頭的調(diào)換，由于軸承等元件不適宜經(jīng)常性的拆卸，這幾要求通過(guò)皮帶輪與慣性輪值的輪輻孔對(duì)其進(jìn)行敲擊移動(dòng)。另外，介于以往的傳動(dòng)中隨著錘頭的加長(zhǎng)，其離心力增大，發(fā)生斷裂的頻率較高，在這次設(shè)計(jì)中，在固定轉(zhuǎn)子直徑的情況下，適當(dāng)?shù)姆糯罅藞A盤的直徑，減小了錘頭的直徑。根據(jù)要求的生產(chǎn)能力，最后設(shè)計(jì)篩板[4]。
設(shè)計(jì)中涉及到的計(jì)算有對(duì)轉(zhuǎn)子主要參數(shù)的確定[7]，錘頭碰撞中心位置的確定[8]，錘頭打擊平衡的計(jì)算[9]，銷孔碰撞反力的定量計(jì)算[10]，實(shí)現(xiàn)對(duì)錘頭快速安裝的尺寸計(jì)算[11]，錘頭使用壽命的計(jì)算[12]，電動(dòng)機(jī)選用對(duì)轉(zhuǎn)速的計(jì)[13]算，生產(chǎn)能力的計(jì)算，軸[14]承在已知公稱直徑選擇下對(duì)各參數(shù)的計(jì)算[15]，螺母的剪切力計(jì)算[16]，以及相對(duì)應(yīng)的調(diào)整改進(jìn)[17]和對(duì)錘式破碎機(jī)的維護(hù)[18]。
第二節(jié) 破碎機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及布局
一、對(duì)破碎機(jī)任務(wù)書的整體理解
設(shè)計(jì)的最終目的，是滿足生產(chǎn)的要求，更具體來(lái)講就是就是滿足生產(chǎn)的任務(wù)書要求。任務(wù)書中要求，要設(shè)計(jì)一種PC-1216的破碎機(jī)，這里也就規(guī)定了轉(zhuǎn)子的直徑與長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)子的直徑是指從通過(guò)軸心一對(duì)錘頭的最大長(zhǎng)度，這將直接影響圓盤的直徑以及錘頭懸掛點(diǎn)到錘軸的距離。轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，根據(jù)圓盤的經(jīng)驗(yàn)，在很大的程度上也就決定了垂頭的排數(shù)。任務(wù)書中對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的要求對(duì)于皮帶的選擇以及軸直徑設(shè)計(jì)起到了關(guān)鍵的作用，加之，有轉(zhuǎn)子的線速度算來(lái)的轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)比決定了軸上受到的的載荷，實(shí)現(xiàn)了軸和銷的校核計(jì)算。任務(wù)書中對(duì)于生產(chǎn)能力是要求，決定了篩子的縫隙和格子的尺寸范圍。
可以說(shuō)在任務(wù)書中的信息來(lái)看，只剩下具體的計(jì)算過(guò)程了
二、破碎機(jī)的整體結(jié)構(gòu)
破碎機(jī)的整體布局如左圖所示：
其結(jié)構(gòu)可以說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的：
電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)錘頭撞擊到巖石的時(shí)候，在撞擊瞬間，轉(zhuǎn)子的速度會(huì)有一定的損失，損失的速度通過(guò)動(dòng)量定理轉(zhuǎn)化成力，對(duì)巖石進(jìn)行破碎，在設(shè)計(jì)中涉及到了上蓋襯板，下蓋襯板，側(cè)襯板和圓弧層板，這是因?yàn)樵谄扑榈倪^(guò)程中由于撞擊和磨損的作用要對(duì)箱體有一個(gè)損耗，襯板的作用就是為了保護(hù)箱體。襯板是一種常用件，待其磨損了，直接更換就可以，形體不受損失。對(duì)于軸承的選擇也是很重要的，破碎機(jī)是一種震動(dòng)和負(fù)荷很大的機(jī)械，軸承也是一個(gè)常用件，即使是計(jì)算滿足強(qiáng)度要求，但在實(shí)際的工作中，由于進(jìn)料硬度和內(nèi)聚力的各異性，以及進(jìn)料的均勻性的不同，是很容易損害的，要盡量選用比較普通的軸承以便減少其成本。再則，對(duì)于物料進(jìn)口的尺寸也是有一定的規(guī)定的。進(jìn)口太小，這會(huì)影響破碎機(jī)的生產(chǎn)效率，進(jìn)口太大增加了破碎機(jī)的壓力，有可能出現(xiàn)了卡死的現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備的損壞時(shí)很嚴(yán)重的。
第四章 錘式破碎機(jī)的具體設(shè)計(jì)
第一節(jié) 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)
一、電動(dòng)機(jī)的選擇
在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的選擇，直接影響到后來(lái)的計(jì)算以及設(shè)計(jì)的理論性和可行性。電動(dòng)機(jī)的選擇，按照任務(wù)書對(duì)該設(shè)計(jì)的說(shuō)明和要求，電動(dòng)機(jī)的功率限定在180kw~220kw的范圍之內(nèi)，在本設(shè)計(jì)中選擇200kw的電動(dòng)機(jī)，按照在滿足設(shè)計(jì)要求下盡量低成本的基本思路，優(yōu)先選擇Y系列電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)是統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，用以取代其他系列的某些電動(dòng)機(jī)，適用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)特殊要求的一般用途設(shè)備，可用于啟動(dòng)性能，調(diào)速性能及轉(zhuǎn)差均無(wú)特殊要求的機(jī)器和設(shè)備配套，是一款性價(jià)比較高的機(jī)械，通用性比較強(qiáng)。
選擇電動(dòng)機(jī)查閱了 機(jī)械工業(yè)出版社 實(shí)用電工電子技術(shù)手冊(cè)編委會(huì) 編的《實(shí)用電工電子技術(shù)手冊(cè)》
原動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，蒸汽機(jī)，水輪機(jī)，汽輪機(jī)，液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，控制簡(jiǎn)便，維護(hù)容易，一般生產(chǎn)機(jī)械上大多采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)類型、工作機(jī)所需要的功率、工作條件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。
（1）電動(dòng)機(jī)的選用類型和結(jié)構(gòu)形式
電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)電源（交流或直流）、工作條件(溫度、環(huán)境、空間尺寸等)和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載能力情況）來(lái)選擇。沒(méi)有特殊要求時(shí)均選用交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)用得最多。所以Y系列是我國(guó)所推廣的采用的新設(shè)計(jì)產(chǎn)品，適用與不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣味的場(chǎng)合，以及要求具有較好啟動(dòng)性能的機(jī)械【23】。
Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是按Y系列按照國(guó)際電工委會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。其中Y系列電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓380V，頻率50HZ。適應(yīng)于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。
（2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的公率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)而造成浪費(fèi)。
查表可知，最普通的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)無(wú)法滿足破碎機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率要求。對(duì)于大功率的高電壓Y型電動(dòng)機(jī)，需要配置相應(yīng)的變壓器，降低了其