一位機械設(shè)計專家的心得體會,個人強力推薦

1、 一位機械設(shè)計專家的心得體會，個人強力推薦     在工程設(shè)計的各學(xué)科當中，機械設(shè)計是發(fā)展最早，且已經(jīng)發(fā)展得日臻完善的學(xué)科。機械這種東西比較直觀，所有的東西都擺在面上，好不好使一目了然，當造成破壞和事故的時候，也更容易遭人詬病，使你無處遁形，也不好狡辯。      機械設(shè)計的范圍很廣，天上飛的，地上跑的各種各樣的東西，當你拆了電纜、卸掉管路以后，基本上就算是機械結(jié)構(gòu)。許多人認為：水、電、風(fēng)、氣的家伙都是有專業(yè)的，人家是術(shù)業(yè)有專攻，但你要是搞機械的，大家就可以認為你是萬金油，在總結(jié)一個現(xiàn)場故障的時候，當別人都有理由逃遁以后，剩下的那個倒

2、霉家伙就是你，即使就真的是人家的毛病，只要別人稍稍耍一點賴，說他不明白，他就可以安然脫逃，領(lǐng)導(dǎo)是絕對不會允許你逃走的，因為你是機械專業(yè)的。所以，為避免尷尬，許多的東西都是你要學(xué)習(xí)的。      在機械專業(yè)混了不少年的事，雖然機械行業(yè)看似龐雜，好像沒有什么頭緒，似乎不知從哪里下手，但我習(xí)慣上總體將機械分成兩大類：一類是運動結(jié)構(gòu)，另一類是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。運動結(jié)構(gòu)可以從飛行裝置算起，從航天器，到飛行器，再到各種運動的設(shè)備，本質(zhì)都是一樣的東西。靜態(tài)結(jié)構(gòu)包含各種橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、各種工業(yè)的倉體、支撐結(jié)構(gòu)和各種梁體、底座、絎架、網(wǎng)架等等。相對而言，機械設(shè)計的人才也可以分成兩類，一類是

3、擅長設(shè)計運動結(jié)構(gòu)的家伙，另一類人才是善于設(shè)計靜態(tài)結(jié)構(gòu)的。      除了人才以外，還有一部分是混在機械設(shè)計領(lǐng)域里的家伙，這部分人里面有一部分是老板，自稱懂機械，實際是一知半解，他們不需要理解具體的結(jié)構(gòu)，只要掙錢就好，這類老板不好相處。另一部分是學(xué)什么都不明白，基本上是抄了一輩子別人的圖紙的笨家伙，鄙人就屬于這類人。      1 靜態(tài)鋼結(jié)構(gòu)       許多搞機械的、自認為是有天賦的家伙自己就瞧不起稿靜態(tài)結(jié)構(gòu)的其他人，他們覺得設(shè)計各種支撐梁、連桿、絎架、底座，以至于是設(shè)計斜拉結(jié)構(gòu)和懸索

4、結(jié)構(gòu)的人都是沒有什么水平的人，干這種活體現(xiàn)不了人生的價值，事實并不是這樣的。當一個重載箱型梁破壞的時候，能說得清楚是什么原因?qū)е缕茐牡娜藢嶋H上并不是很多，這正說明懂得設(shè)計這種東西的人其實不多。       除此以外，什么時候用絎架，什么時候用箱型梁，其各自的載荷特點和承載方式也是許多聰明人說不清楚的。我國因為沒有工程學(xué)的教育，大家又都學(xué)的很窄，純理論的課堂教育。于是，很多的問題都說不清。計算一個承載結(jié)構(gòu)，不外乎是計算強度、剛度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。計算強度是比較簡單的事情，你只要上過中專，你就應(yīng)該很明確地計算出一個斷面的強度，無論斷面的結(jié)構(gòu)有多復(fù)雜，就是花費的

5、時間長短的問題。假如你說不會算，誰都幫不上你，只有再回學(xué)校念書。而剛度的計算就比較復(fù)雜一些，要考慮各種工況，考慮最復(fù)雜的一種組合狀態(tài)，這就不是學(xué)校里能學(xué)到的東西了，想學(xué)明白了，第一要有好的師父，師父就不明白，你學(xué)不明白。第二，就是你要肯學(xué)，要下功夫。      比較復(fù)雜的問題是計算一個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，它不僅要考慮工況，許多外在的條件你必須要考慮進去。比如：當你設(shè)計一個大型的料倉和附屬結(jié)構(gòu)的時候，要考慮的因素就特別多，例如，風(fēng)雪引起的荷載，地震的不同振型引起的破壞效應(yīng)等等東西。就倉體的支撐形式而言，條件許可的時候，要盡可能采用較為柔和的多柱支撐結(jié)構(gòu)，在地震過程中，它的

6、彈性和柔軟性都比較好，在承受以扭轉(zhuǎn)振型為主的地震破壞中，邊上的柱子的聯(lián)結(jié)節(jié)點可以擰斷，以吸收地震的沖擊波。當?shù)卣疬^后，雖然有些支撐體破壞了，但整體結(jié)構(gòu)是完整的，達到這種水平，你就基本是人才了。當不允許采用多柱支撐結(jié)構(gòu)時，支撐形式的的剛度就一定比較大，柱子就不允許被擰斷，這時的變形就被轉(zhuǎn)移到倉體本身上去了，你必須選擇一個變形/破壞點，通過它的破壞而保留結(jié)構(gòu)的完整性。      采用少柱結(jié)構(gòu)時，就必須要慎重使用型鋼作為柱子，有些時候，方形或圓形就可能是你的唯一選擇。      重載箱形梁的破壞，你要是細看或者說你看明白了，你就知道：真正由

7、彎矩導(dǎo)致的破壞并不很多。一般情況下，主要是扭轉(zhuǎn)載荷破壞了結(jié)構(gòu)。扭轉(zhuǎn)載荷首先是破壞了箱形梁的縱橫筋板之間的焊縫，導(dǎo)致形變的加大，而形變的增加又進一步破壞了縱橫結(jié)構(gòu)，最后導(dǎo)致了翼板（有時稱梁的上下蓋板）與間隔結(jié)構(gòu)的分離，失去了承載的理論位置，最終使整體結(jié)構(gòu)分崩離析。      煤礦上使用的液壓支架就是一種典型的重型承載支撐結(jié)構(gòu)，其頂梁、掩護梁、連桿、底座的設(shè)計都比較講究。什么地方要加強是非常重要的，也有許多的學(xué)問。在型式試驗的時候，雖然只有5000次的循環(huán)，看似次數(shù)很少，但能撐過試驗結(jié)束的的架型也并不很多，或多或少都有些問題。盡管現(xiàn)在是有限元時代了，但根本問題并沒有完

8、全解決，特別是偏載試驗，從根本上講還是扭轉(zhuǎn)載荷作用的問題許多人沒有完全理解透，或者沒計算好。能設(shè)計結(jié)構(gòu)巧妙而又經(jīng)久耐用的鋼梁其實并不是一件非常簡單的事情，是很看一個人的功底的，它和在學(xué)校的學(xué)習(xí)和后天的鍛煉都有很大的關(guān)系，別小看了它。      在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，你需要特別重要的是：除了正常計算彎曲載荷以外，一定要搞清楚最大的扭轉(zhuǎn)載荷，這種載荷可能不一定是什么東西施加給梁體的，也可能是基礎(chǔ)的不均勻沉降造成的，假如你當時沒有仔細考慮基礎(chǔ)沉降的問題，到時候，土建的家伙是救不了你的，你哭都沒人理你。如果是薄板結(jié)構(gòu)，你還必須計算剪切和沖切的問題，你的鋼梁是沒問題，但人和物件

9、掉到底下去了，你同樣有不可推卸的責任。      筋板的聯(lián)結(jié)也是特別重要的東西，焊縫盡可能不放在受力大的位置上，如果必須放在那里，要作額外的加強和支撐，通過增加局部的剛度，減少此處的形變，使變形發(fā)生在非焊接位置。當然，書上說了許多特別細致的東西，都特別重要。有人會說：你說了一大堆沒有用的東西，到底用什么來衡量一個家伙是不是行呢？這個我比較在行，因為我不會干什么，再不知誰會干？豈不是要餓死？其實，衡量一個家伙只用一個標準就夠了，他自己設(shè)計的結(jié)構(gòu)，隨便取一個截面，他都能講得清楚何處的應(yīng)力是多大？哪個斷面在何種條件下可能破壞，這個截面破壞以后引起的后果是什么？什么條件下

10、，整體結(jié)構(gòu)會崩潰？在眾人面前可以講清這件事，他就合格了。假如是抄圖，抄一輩子也還是抄。      2 靜態(tài)鋁結(jié)構(gòu)      假如我們把鋼結(jié)構(gòu)叫重型結(jié)構(gòu)的話，鋁結(jié)構(gòu)就是輕結(jié)構(gòu)，它的設(shè)計與鋼結(jié)構(gòu)是完全不同的，或者說根本就是兩碼事。有些時候，因為某些需求，你必須設(shè)計鋁結(jié)構(gòu)。      鋁結(jié)構(gòu)得到充分的發(fā)展是在二戰(zhàn)時期，當時是玩命時代，你的飛機速度快，靈活，載彈量大，生存條件好，你就有了制空權(quán)，一旦有了這東西，就可以在人家頭上扔炸彈，炸掉滾針軸承廠，潛艇制造廠，Me109 的組裝廠、重水廠，最后納粹就玩

11、完了。在這場競爭中，美國佬勝出，直到制造出B29的時候，世界知道，大局已定了。      鋁是一種柔軟而耐氧化的物質(zhì)，正是因為這些特點，它不太適合做結(jié)構(gòu)件使用，首先是不宜焊接，另外是比鋼材的耐溫性能差許多，但對于某些領(lǐng)域又必須使用它，于是人們開發(fā)了許多與鋼結(jié)構(gòu)完全不同的設(shè)計方式來利用鋁及其合金結(jié)構(gòu)。由于鋁的機械性能差，美國率先開發(fā)所謂的硬鋁用作航空材料，除少量必須用鋼材的結(jié)構(gòu)以外，當年的大型轟炸機的機身和機翼都是這東西，由于鋁的延展性能好，做結(jié)構(gòu)件時，要充分利用這種性能，使應(yīng)力大的地方實行一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免使用鉚接，連接的位置可以在中性線上，大大地提高了鋁結(jié)構(gòu)

12、的整體承載能力。這一點和鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計完全不同。      這種設(shè)計思想一直延續(xù)到今天，當代的高速列車就采用了大量的鋁結(jié)構(gòu)件，這些結(jié)構(gòu)件是大型的鋁型材，從車廂的斷面上看，是由幾塊大型型材拼接而成的，受力區(qū)域都是連續(xù)結(jié)構(gòu)，不會有焊接或鉚接的設(shè)計結(jié)構(gòu)。假如你原來是搞鋼結(jié)構(gòu)的人，后來轉(zhuǎn)到設(shè)計鋁結(jié)構(gòu)，你就要特別注意這一點，你必須要能獨立拆解一個鋁斷面，用什么方式提高強度和剛度？用什么方式進行聯(lián)結(jié)？同時要知道熱擠機是否可以擠出你要的斷面，有沒有這么大的力能參數(shù)。      把鋁結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)到一起的方式也不如鋼結(jié)構(gòu)多，早年一般是鉚接，今天還在用，世界上

13、鉚制鋁的鉚接設(shè)備和鉚釘并不很多，說白了吧！就美國佬和歐洲有。日本準備要造100噸級以上的大飛機了，為什么沒有早動手，日本沒有合適的航空鉚釘。今天，鋁結(jié)構(gòu)可以焊接，當然，方法比較特殊，還有一種被稱為摩擦攪拌焊的工藝，做厚結(jié)構(gòu)時也用得比較好。假如你做鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計，能設(shè)計斷面，會計算，再能拆了這個結(jié)構(gòu)，分塊做型材，再將其聯(lián)結(jié)起來，你就會有飯吃，做這個的家伙比作鋼結(jié)構(gòu)掙錢多。      3 纖維熱壓增強材料 合金材料      隨著人們對航空器更高、更大、更快、更遠、壽命更長、事故條件下的生存能力更強的多更要求，鋁材已經(jīng)遠遠不能滿足這

14、些要求了。無論是強度、剛度和溫度適應(yīng)性及穩(wěn)定性能都不夠了。這時，纖維熱壓增強材料就開始逐步登上歷史舞臺了。這些纖維熱壓增強材料主要是做結(jié)構(gòu)用的碳纖維結(jié)構(gòu)材料和做蒙皮及結(jié)構(gòu)翼板的凱夫拉夾層材料。碳纖維的模量很大，用它制作的結(jié)構(gòu)，在有很高的強度的同時可以有很大的剛性，這是其它材料所不具備的。碳蜂窩結(jié)構(gòu)是歷史上最強的蜂窩結(jié)構(gòu)。凱夫拉夾層結(jié)構(gòu)是由凱夫拉纖維和薄鋁板的多層復(fù)合體，歐洲稱凱夫拉三明治，由于它的模量略小，具有一定的彈力和變形能力，是作輕結(jié)構(gòu)蒙皮的上等材料，有時是唯一的選擇。      作碳纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計時，你主要是考慮用什么結(jié)構(gòu)形式，它和加工方法有密切的關(guān)系。在斷

15、面很薄的時候，蜂窩結(jié)構(gòu)是你的唯一選擇。會蜂窩結(jié)構(gòu)的設(shè)計，你可以有一碗不錯的飯，就可以作真正的白領(lǐng)了。      纖維熱壓增強材料的聯(lián)結(jié)就比較特殊了，它與鋼鐵結(jié)構(gòu)和鋁結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)方式是截然不同的。這種材料一般是采用粘-鉚聯(lián)結(jié)方式。承載的聯(lián)結(jié)體是環(huán)氧或類環(huán)氧膠，而鉚釘只是輔助固定的方式，無論是哪國的鉚釘都不會有這樣大的聯(lián)結(jié)強度。      粘-鉚結(jié)構(gòu)有其致命的缺陷，腐蝕會沿著邊界層滲透，當層間結(jié)構(gòu)被破壞到一定的程度，這種看似無敵的結(jié)構(gòu)體就會瞬間崩潰，而在這之前是沒有任何先兆的。      在設(shè)計過程中，要特別注

16、意標注材料的表面處理和粘接方式，以及搭接界面的封閉處理。總體技術(shù)要求要標明多長的周期要進行層間結(jié)構(gòu)的探傷處理，探傷顯示的損壞結(jié)果到什么程度就要報廢，而不管它看起來是新還是舊。碳纖維還被用來作為結(jié)構(gòu)的增強材料，粘接在梁體的表面以提高強度，它屬于專門的學(xué)科。      你需要學(xué)習(xí)的實際是兩種東西，一種是碳纖維結(jié)構(gòu)件，一種是碳-鈦復(fù)合拉桿，學(xué)會這兩種東西，可以設(shè)計F1 或者設(shè)計飛行器。在工程設(shè)計的時候，有時客戶會提一兩種特殊的結(jié)構(gòu)給你，這是你的附屬結(jié)構(gòu)，一種是間隔消音結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體之間要有一定的距離，內(nèi)表面要粘貼某規(guī)格的瀝青石棉氈，結(jié)構(gòu)之間要懸掛式布置一定克重的玻璃纖維氈

17、，這是依據(jù)聲頻特性計算出來的，有些時候這些東西你也必須會。再有一種東西就是防彈結(jié)構(gòu)，防炮彈的東西不是咱設(shè)計的范疇，那東西咱搞不了。防槍彈的結(jié)構(gòu)主要是硬式和軟式兩種，軟式的也是一種凱夫拉夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)，以前要自己設(shè)計，現(xiàn)在可以買得到。      說靜態(tài)結(jié)構(gòu)和設(shè)計，俺就知道這些了，按中國成語說坐井觀天，俺就是那只井底的大蛤蟆，也希望有一天爬到井臺上來看看世界，但，很難??！不過，上面說的這些東西，俺可以替你做，即使是纖維材料，俺從壓機替你做，做了設(shè)備再替你設(shè)計結(jié)構(gòu)。具體你要知道多少東西，那就要看你自己了，客戶要儂作什么，儂沒有自己的選擇，白相白相以后就得干活，到底是鋼結(jié)構(gòu)

18、、鋁結(jié)構(gòu)、還是復(fù)合結(jié)構(gòu)，你的老板說了算，你說不會，他不給你發(fā)薪水      4 運動結(jié)構(gòu)      說到搞運動結(jié)構(gòu)設(shè)計的家伙，有時看不起搞靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計的人，在有些場合也是有一定的道理的。設(shè)計一個運動結(jié)構(gòu)，不僅要考慮機構(gòu)在運動過程中的完整性，還有保證在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的任務(wù)，這些任務(wù)有時是精密的動作，有時是一個變化著的力，有時二者兼?zhèn)洹?#160;     既然是為了完成一個運動的任務(wù)，從總體上說，各種運動機構(gòu)都是類似的，從宏觀上看都是一樣的東西。運動系統(tǒng)在運動過程中都包含有啟動、加速、工作運

19、轉(zhuǎn)、減速、停止等過程，怎么能很好地完成這些動作，才是問題的關(guān)鍵所在。      我習(xí)慣上將運動系統(tǒng)分成幾大類：第一類是大慣量系統(tǒng)，其自身的啟動慣性較大，而工作載荷并不很大，例如，棒材軋機的定尺飛剪，設(shè)計的關(guān)鍵問題是要在規(guī)定的時間內(nèi)啟動到位，完成剪切動作，真正的剪切力并不很大。      第二類是大載荷系統(tǒng)（或外加大慣性體），這類系統(tǒng)的自身慣性很小，而工作載荷很大。例如，航母上的蒸汽彈射器，設(shè)計的關(guān)鍵是如何在瞬間發(fā)出巨大的推動力，而這種大推力又是可以精密控制的，設(shè)計這種東西有難度，有時，你設(shè)計了也沒有條件加以實現(xiàn)。第三類是混合系統(tǒng)，自身

20、的慣性比較大，工作載荷也特別大，有時載荷還有不確定性，例如，軋機、熱帶飛剪等冶金設(shè)備就是如此。      5 驅(qū)動裝置 電機      你無論是設(shè)計哪種系統(tǒng)，首先你要分清楚這東西的實質(zhì)所在，才能選擇用什么方式加以驅(qū)動。說到這里，我們不得不說一下驅(qū)動一個系統(tǒng)用到的原動機。原動機主要有各種電動機、活塞式內(nèi)燃機、渦輪軸式燃氣輪機、外燃式的斯特林機、驅(qū)動大型風(fēng)機和壓縮機的蒸汽輪機等。無論如何，我們最多采用的是各種電動機。      各種電動機都有不同的啟動特性和負載特性，要根據(jù)不同的情況加以選擇和控制。

21、設(shè)計棒材軋機的定尺飛剪時，主要考慮電機的啟動特性，電機要適應(yīng)頻繁的連續(xù)啟動，啟動過程要準確。設(shè)計軋機的時候，主電機主要考慮的是過載倍數(shù)是否合適，過載倍數(shù)不夠，軋機的力能參數(shù)不夠，光能轉(zhuǎn)又有什么用？。      設(shè)計冷床的時候，假如你是采用啟動/停止的方式，就要選擇較大的電機，當采用氣動離合器的方式時，電機相對就小些。這些都是根據(jù)計算得出的。      說到計算一個電機驅(qū)動的系統(tǒng)時，電機是否合適？曾經(jīng)有許多的說法，很多書里說了不同的觀點，有時把人說得云山霧罩，不知所以然，有些東西我參考，有些東西只是看看算了。   

22、  什么叫電機選擇得合適？就是在工作載荷的條件下基本達到額定狀態(tài)，留下一點富裕就夠了，留多少富裕的功率，那要看你選擇的是誰的電機，假如是德國的電機，你在90%的額定條件下可以長期使用，如果是美國的電機，有時可以使到100%。有些電機，你就要慎重，可以詢問廠家，到底可以在什么條件下使用，給你的答復(fù)有時是75%，有時還要低，但你也要遵循，誰讓你想少花銀子呢？      電機到底在什么條件下會燒了，一堆人可能有許多的說法，無論誰說過什么，最終的答案都只是一種：那就是積累的熱量。請你記住，只有發(fā)熱超過散熱并累計上升到規(guī)定的溫度，同時持續(xù)一定的時間，最終燒毀絕緣的

23、時候，電機就燒了。      在實際的設(shè)備設(shè)計中，有時，你按工作載荷計算的電機功率是不能滿足啟動要求的，因為過長的啟動時間將瞬間產(chǎn)生大量的熱，使系統(tǒng)馬上被頂?shù)簟５闳羰前磫庸r計算電機的功率，就會嚴重富裕，這將導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降，對整個的工廠是沒什么好處的。這時，你就要在這兩者之間做出平衡，平衡不了的時候，就要另加一個裝置專門負責啟動，這種東西的工作原理各不相同，最簡單的就是兩個電機串在一起，用離合器聯(lián)接，啟動的時候，兩個電機同時工作，正常工作的時候，斷開一個，使用一個。      其實，你只需掌握幾點關(guān)鍵的東西：啟動期間的發(fā)熱是否

24、超限，如果啟動的次數(shù)很少，首次啟動是冷車啟動，即使發(fā)熱略有超過，也不會怎么樣，但時間不能太長，長了，對電機的壽命有影響。電機在工作期間的過載問題必須仔細計算，力能參數(shù)滿足需求的時候，主要是計算每一個循環(huán)的發(fā)熱是否滿足要求，應(yīng)該使用什么方式進行散熱，對于封閉式電機的計算要特別注意使用的環(huán)境。而對于特殊的氣候條件，比如濕熱帶的氣候，要使用專門的濕熱帶電機，以前，有的公司出口設(shè)備到印尼去就有這類的問題。在系統(tǒng)減速階段，你可能用到某些減速的方式，假如和電機的力能參數(shù)有關(guān)的話，也要仔細計算，力能參數(shù)合適以后，再算發(fā)熱量，總之，你什么都算過，并且都算對了，在工程中出的錯誤就少。   

25、  真正選擇電機的時候，你會看到有同步機，異步機，異步機里還有眾多的分類，當然還有直流機、各種伺服電機、步進電機、開關(guān)磁阻電機，許多我都用過，書里有明確的原理說明，廠家有詳細的曲線參數(shù)表，這些東西我不能侃，一侃就要露怯，在選電機之前要仔細地想好了，你要驅(qū)動的是什么系統(tǒng)，到底會發(fā)生什么事情，這才是問題的關(guān)鍵。      在使用電機不方便的場合下，可能你被迫要使用其他的原動機，例如，在輸油中繼站要使用柴油機，這東西和電機的特性是完全不同的，要考慮一大堆的東西，比如液力耦合器及控制系統(tǒng)，調(diào)速裝置，齒輪變速箱，散熱器和循環(huán)系統(tǒng)等，你別嫌麻煩，掙錢麻煩嗎？

26、0;     在輸氣的線路上，假如氣體的熱值和灰份等質(zhì)量合適又有處理站的話，可能使用渦輪軸燃氣輪機，這東西是高速機，減速裝置比較復(fù)雜，還要有一大堆的監(jiān)控系統(tǒng)，但它的效率很高，裝置比較小。還有使用斯特林機的，可能場合特殊，那東西很安靜，有在車上使用的，我沒用過。      6 被驅(qū)動裝置假如一個驅(qū)動力可以使系統(tǒng)啟動的話，系統(tǒng)就可以開始運轉(zhuǎn)，但運轉(zhuǎn)的過程中還會發(fā)生許多的問題。按我的習(xí)慣，我把這些問題歸為四類，即：（1）控制位置精度的問題。（2）平衡問題。（3）振動問題。（4）潤滑問題。（1）控制位置精度    

27、0; 控制位置精度的問題是一個比較復(fù)雜的問題，它與控制系統(tǒng)的選擇、被驅(qū)動件的慣量、控制的算法等一系列因素有關(guān)。對于要求高速運動，而定位準確的物體，減少自身的慣量而提高其剛度是尤其重要的。有時，你必須放棄鋼鐵、鋁合金等結(jié)構(gòu)而轉(zhuǎn)求采用復(fù)合材料。不管對誰來說，一個大而重的東西比輕的東西就是難以控制。在提高剛度的同時，還應(yīng)該提高結(jié)構(gòu)的自振頻率，這對于提高位置控制精度都有很大的幫助。      就控制系統(tǒng)來說，不是你選擇的系統(tǒng)精度越高就越好，過高的精度有時沒有必要，它無故地增加了制造的成本。有時，你提出的、超高的精度其實是實現(xiàn)不了的，比如，你要求熱軋板帶的精度到繆級就很難做

28、到。還有就是，太高的精度引起的系統(tǒng)震蕩也是很難處理的，有時是對生產(chǎn)過程的嚴重干擾，可以大大地降低生產(chǎn)效率。      提高一個系統(tǒng)的位置控制精度和算法還有很大的關(guān)系，你的算法比較先進，簡單地解出軌跡和正確地修正和差補，都是提高控制精度的有效手段。作為機械設(shè)計者，在設(shè)計這類東西時，你應(yīng)該是先設(shè)計好你的所有機構(gòu)，做完所有的慣量計算，找到最大的慣性力作用點和外載荷的附加點，再和專業(yè)的自控公司的家伙談控制，看他們的伺服電機或步進電機的力能參數(shù)是不是可以，控制卡是不是有這么高的響應(yīng)和適當?shù)碾娏鬏敵?，你就可以得出結(jié)論，誰的東西是可以使用的，誰是真正混事的家伙。只有這

29、樣，你設(shè)計的東西，你才知道最終是不是可以使用，即使在使用中有問題，也可以知道是在哪里出了問題？到底是驅(qū)動跟不上？還是算法的問題，或是控制電路的問題。不知道這些，永遠是糊涂的。（2）平衡問題      說到一個系統(tǒng)的平衡問題，也有許多的講究，例如大型的棒材軋機的冷床就是一個很好的例子。      從精軋機經(jīng)過倍尺飛剪上到冷床的棒材的規(guī)格隨著生產(chǎn)的規(guī)格調(diào)整時刻在變化中，規(guī)格從10到40都有，究竟在哪一點平衡冷床是有說道的，你要和軋鋼工藝的家伙仔細探討，找到最常生產(chǎn)的規(guī)格，還要考慮生產(chǎn)的連續(xù)時間，工作做細了，對設(shè)備的壽命

30、、電耗都有利，但能考慮這些東西的家伙是非常少的。      平衡不好的話，不僅是設(shè)備壽命受影響，基礎(chǔ)的壽命減低，還可能把床面甩下來，幾百噸的家伙，甩飛是什么后果？所以，當你接手設(shè)計這東西的時候，會有許多的人勸你這家伙的可怕后果，但東西設(shè)計好，擺在那里，大家能抄許多年，也是一件趣事。（3）振動問題      平衡問題與振動問題有時是一個問題，有時是兩個問題，有時二者有關(guān)系，有時一點關(guān)系都沒有。做好平衡在某些場合可以減少振動，有時就不能，甚至根本就不能。       運

31、動系統(tǒng)的振動有許多的原因，一些是由不平衡引起的，這些東西只要簡單地加以平衡就可以解決。有些是由于外界的激振源的振動頻率和系統(tǒng)接近而導(dǎo)致振動，附近的空壓機、活塞式內(nèi)燃機、有時甚至是某些液壓泵組也可以引起振動，要先找到振動的激勵源，做相應(yīng)的處理，此類問題就可以解決。      比較難以處理的是扭轉(zhuǎn)振動，特別是采用活塞式內(nèi)燃機驅(qū)動的設(shè)備。這種振動一旦發(fā)生，很難消除，并嚴重地影響設(shè)備的使用壽命，甚至是很嚴重的破壞事故      做長軸系的設(shè)計的時候，要事先計算整個系統(tǒng)的扭振問題，只有計算完了這東西，才能開展結(jié)構(gòu)設(shè)計。（4）

32、潤滑問題      潤滑問題是非常龐雜的東西，一個東西一個樣，一點規(guī)律都沒有，你那點所謂的經(jīng)驗在什么時候都不管用，在一個大的設(shè)計院里，做不了設(shè)備設(shè)計的家伙，有時就被派去搞潤滑系統(tǒng)，殊不知，潤滑這東西也很復(fù)雜。      低速重栽的非精密的場合，許多人愿意用軸套，隨便抓一個就用，人家能用，我也能用，但場合不同，材料和使用的方法還真是不同，有時就不能亂用。      見過一個設(shè)備的軸套，使不了幾天就壞了，換上還是壞，設(shè)計者說不知道怎么處理。看看環(huán)境才知道周圍的溫度特別高，打進去的

33、干油熔化以后流出來結(jié)焦，根本就沒有潤滑作用，當然要燒軸套，換點高溫潤滑脂試試？那東西250度都不變色，也不熔化，再打進去什么毛病都沒有了，萬事大吉。處理上述的問題有三種方式，第一是選用高溫潤滑脂。第二是采用水冷軸承座。第三是每次運動都打定量的干油，當然這很浪費，但沒辦法。還見過燒油膜軸承的，在負荷特重的工況下，油膜軸承的啟動要特別小心，有時要考慮用靜壓先把油打進去，運轉(zhuǎn)以后才可以停掉靜壓，否則就可能燒了軸承，油膜軸承很貴的，尤其是大型的。      滾動軸承也常有各種各樣的問題，有時是選型有問題，包括選型不對，負荷能力不足，潤滑有時也有問題。滾動軸承一般

34、采用脂潤滑、油潤滑、油氣潤滑。在高速的情況下，假如負荷允許的條件下，使用油氣的潤滑是個不錯的選擇，既可以幫助散熱，也可以充分潤滑軸承的滾動體。總之，設(shè)計的時候，一定要仔細確定負荷、轉(zhuǎn)速、沖擊等問題，嚴格按要求潤滑，任何拍腦門和想當然的東西都是不可取的。      7 自動化控制      當人們走過堅船利炮的強打時代，無論是什么設(shè)備都逐漸有了自動化的成分。哪怕今天它是全手動的，恐怕有一天也得加進自動化的裝置。自動化系統(tǒng)的好壞有時是至關(guān)重要的，蘇霍伊設(shè)計局和米高揚設(shè)計局的戰(zhàn)機設(shè)計都是一流的，要論氣動布局和動力性能都舉

35、世無雙，但戰(zhàn)斗實力差在計算機系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)上。      美國的B2 是飛翼式氣動布局，單從氣動布局上看根本就沒有人工操縱的可能性，也就是說，假如停掉其自動飛行舵面控制系統(tǒng)，它馬上就會從天上掉下來，人工是根本操縱不了它的舵面的。      一說到自動化控制系統(tǒng)，大家都覺得神奇得不得了，都覺得學(xué)自動化是個好差事，搞自動化的家伙也都很神氣，在工地上，你要是發(fā)現(xiàn)誰穿得比較干凈，那家伙很可能就是自動化專業(yè)的家伙。      自動化控制系統(tǒng)其實也有一個發(fā)展的過程，早年基本上就是繼

36、電器聯(lián)鎖系統(tǒng)。繼電器的線圈接上一個開關(guān)，對線圈一通電，銜鐵吸合，原來的常開觸點閉合了，控制下面的回路通電。而原來的常閉觸點打開了，控制其原來接通的電路斷開，實現(xiàn)邏輯控制。你只要把這些最基本的東西牢牢地記住，哪怕是到了計算機控制時代，也不過就是在計算機里面有無數(shù)個受你控制的觸點在工作罷了，想到這些東西，你就不會慌了，也不用害怕搞自動化的家伙，無論他們多么趾高氣揚的。只要一層一層地找控制的問題，一個點一個點地找，無論是PLC 控制，是微機控制，還是網(wǎng)絡(luò)控制，你什么都不用怕。你要看的就是信號的規(guī)范是否正確？傳輸?shù)倪^程是否對？信號的波形是否有歧變？誰干擾的？干擾源在哪里？系統(tǒng)的屏蔽是否有問題，干擾信號

37、從哪里竄進來的？隔離是否有效？電源是否是獨立的？一個一個的問題找下來以后，自動化的家伙一點脾氣都沒有。一般情況下，一個工程的總體自動化控制水平是不由設(shè)計的家伙決定的，決定權(quán)在甲方的手里，人家不肯出銀子，自動化水平是上不去的，除非你是給西洋人干活，他們有時要很高的自動化控制水平，以體現(xiàn)人文關(guān)懷。      我國現(xiàn)在許多工廠廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是：在控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，以太網(wǎng)應(yīng)用在工廠、車間網(wǎng)絡(luò)的上層，將管理計算機、服務(wù)器、操作員站、控制器等進行聯(lián)網(wǎng)，控制底層采用現(xiàn)場總線的形式。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，控制可靠，接線方便。     

38、0;控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置：控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置可分為三層，第一層為現(xiàn)場控制層，采用PLC和Profibus現(xiàn)場總線進行控制；第二層為過程監(jiān)控層，采用工業(yè)控制計算機和帶以太網(wǎng)通信模塊的PLC組成工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)軟件。第三層為生產(chǎn)管理層。      確定總體的控制方式以后，你要做的就是把全線的所有設(shè)備的控制模式用文字寫出來，有時要寫好幾百頁，不寫？不寫所有的東西都動不了，自動化的家伙沒法介入，其它專業(yè)的家伙也沒法和你配合，大家就只有都等著，到時候，看領(lǐng)導(dǎo)能不能饒了你？      這些控制點的控制方式都寫好以后，還要考慮

39、諸如：PLC雙機熱備的建立問題，從站的問題，從站和PLC的通訊問題等諸多東西。PLC在工業(yè)生產(chǎn)控制中的應(yīng)用環(huán)境千差萬別，無論什么品牌的PLC都難免會發(fā)生故障，為了保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)能正常的運行，就要有一個備份系統(tǒng)，一旦主系統(tǒng)發(fā)生故障，備份系統(tǒng)立即投用。      PLC雙機熱備你可以采用以下三種形式：（1） 雙機熱備，（2） 雙機互備，（3） 雙機雙工。      以上的問題考慮好了，你就可以準確知道哪臺電機是直接走MCC 柜的，哪個是通過從站走的，直流模塊和變頻模塊與主PLC 之間是怎么通訊的。所有這些東西都定下來

40、以后，就可以和電氣及自動化的家伙談他們的系統(tǒng)了，要和他們商討電纜隧道和電纜溝的布置，如何錯開其它專業(yè)的配管? 如何將電纜配到用電點? 有時還要和土建的家伙進行協(xié)調(diào)。有時要和工藝的家伙協(xié)調(diào)操作室的位置是否可以看到要操作的工位？機旁操作臺是否安全？問題很多呀！有人還沒干什么就說頭大了，其實我看你頭并不大，真干點什么試試！那才真叫你頭大呢！你如果真的比較僥幸，就是沒什么大的問題，在調(diào)試的時候也會有一大堆的意外事件，人家水專業(yè)的攪拌器可能燒了，水泵的電機可能被自己水箱里的水淹了，毛病很多的。      你作設(shè)備專業(yè)，或者說你作設(shè)備設(shè)計，尤其是成片的區(qū)域設(shè)備或全廠

41、的設(shè)備設(shè)計時，有些東西你必須是很清楚的，這包括：      1. 網(wǎng)絡(luò)時代的控制方式，網(wǎng)絡(luò)的分層布置，根據(jù)你使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以大致選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。      2. 網(wǎng)絡(luò)和PLC、 PLC 之間、主PLC 與從站之間、與各種模塊之間的通訊方式。      3. 各種傳感器的使用，傳感器輸出信號的類別和變換的問題。      4. 某些特殊的場合下如何使用傳感器的問題，比如高溫、高沖擊條件下，這都不是人家自動化專業(yè)可以幫你解決的東西，你必須

42、自己解決，沒人可以幫你的。      5. 電控的方式問題，你應(yīng)該有一大堆所謂的模式圖，每一種控制方式有固定的模式，無論是走MCC 的，還是走從站的，一旦有事，設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，別人又都袖手旁觀或等著看你笑話的時候，要能迅速而準確地判斷問題到底出在哪里？出在網(wǎng)絡(luò)的哪個節(jié)點上？直接短接什么地方可以判斷故障所在。      當你把這些結(jié)構(gòu)的問題，材料的問題，運動的問題，驅(qū)動的問題，慣性的問題，自動化控制的問題都搞得很明白的時候，你就基本上可以做機械設(shè)備的設(shè)計了。     

43、0;8 產(chǎn)品設(shè)計      機械行業(yè)是一個寬泛的領(lǐng)域，我想不出對工程師有什么限制，有什么是不能從事的？無論是石化、航空/航天、海洋設(shè)備、金屬行業(yè)、采礦及勘探，無不深深地打著機械的烙印，他們都是可以供機械工程師發(fā)揮才能的地方，每次聽別人說：那不是我的專業(yè)！我不會！我都要問人家：你給自己限定的專業(yè)是什么？      在機械行業(yè)做事，可以把事情分成兩類：第一類是做單體的產(chǎn)品，或者叫設(shè)備，搞這類東西要求有一定的深度和適當?shù)膹V度。第二類是做工程，或者叫線，作這類事情和搞產(chǎn)品需要的知識正好相反，它需要的是比較寬的廣度和適當?shù)纳?/p>

44、度。假如我問你，設(shè)計、制造加濕器或激光設(shè)備，與設(shè)計一臺鋼包翻轉(zhuǎn)臺有什么不同嗎？不知你如何回答，反正我認為都差不多，只是有些東西復(fù)雜點，花的時間多些罷了。      作產(chǎn)品，你其實要把握的就是兩點，第一就是這東西干嗎用？第二就是怎么把這東西用好？掌握這兩點你以為容易嗎？我分析過無數(shù)的東西，就是上面這兩點沒弄明白，南極雪地車的履帶板其實要求的強度并不大，但環(huán)境溫度特低，我們常規(guī)的電機到了印尼，使用的壽命下降許多，因為那是濕熱帶氣候。所以，充分了解使用條件和工藝要求是非常重要的，在這個基礎(chǔ)上才能設(shè)計出好的產(chǎn)品，在了解所有使用條件的情況下，你還是不知道怎么設(shè)計一

45、個東西，那好像就不是我們今天要討論的事情了。      有客戶請你設(shè)計200噸鋼包翻轉(zhuǎn)臺時，你應(yīng)該先看鋼包的詳細圖紙，包括重心、總體重量、留鋼的最大量等問題，把那個要翻轉(zhuǎn)的東西了解透，這是最關(guān)鍵的地方。設(shè)計的時候，最關(guān)鍵的問題是所謂翻過點的問題處理，這個東西處理好了，就一切OK了，從前有人把轉(zhuǎn)爐都翻亂了，就是某點的計算有問題。在大管道的輸送問題上，也常有人在最高點出事，砸爛了下游的管道，這其實都是一類問題，是理論力學(xué)的問題。有些重型設(shè)備的設(shè)計是有一定難度的，比如：一個250噸的鋼包車，鋼水、包體、車體、耐火材料等東西加在一起的重量很大，但難度不在于車體設(shè)

46、計，而在于如何啟動及停止，并且要非常準確可靠。這就要用到激光測量、數(shù)字變換及傳輸?shù)葨|西，你把這些東西學(xué)好了，你的產(chǎn)品比別人的技術(shù)水平就是高，就可以在行業(yè)里混住，光能作車體設(shè)計顯然是不足夠的。      假如有客戶找你訂加濕器出口用，一般會有5-6條技術(shù)上的要求，同時需要一個精確的報價，你需要做什么呢？你需要一個和他要求非常相近的模式，要知道出口目的國的各項要求、認證條件、各種手續(xù)等。      把這個模式放在桌面上說，超聲振蕩器用誰的？壽命多長？什么價錢？需要認證的器件（包括電源線、插頭、開關(guān)等等東西）用誰的？什么

47、價錢？殼體的材質(zhì)？添加劑的限制？阻燃等級標準？模具的壽命和價格？控制板的價格？這些東西都詳細地確定下來以后，價格就定下來了。你就可以決定作還是不作？像這類出口的小電器都沒有什么技術(shù)含量，主要是遵守進口國的各項法規(guī)和認證制度，產(chǎn)品是安全、可靠的，同時具有一定的使用壽命。      做單體設(shè)備，有些技術(shù)難度的東西主要分布在電子行業(yè)、石化領(lǐng)域、動力設(shè)備等東西，有些問題能解決，有些問題是我們現(xiàn)階段解決不了的，假如你搞這些東西就要注意，你領(lǐng)導(dǎo)讓你設(shè)計一個大軸承，壽命和載荷條件要達到SKF或FAG 的水平，你就無論如何都作不到，還是趁早找別的干吧！這類事情包括：芯片

48、基礎(chǔ)層要解決的問題，材料純凈度的問題，流體的高速流動的深度模擬的問題等東西，這不是我們這代人能解決的東西，環(huán)境也不允許。      而有些東西，無論是低功率的激光設(shè)備，加工專機，哪怕是一般的通訊設(shè)備（如手機和相關(guān)產(chǎn)品），今天要設(shè)計和生產(chǎn)這東西都是非常簡單的事情。你不用懼怕這些東西，它都是你的業(yè)務(wù)范疇。就像把短戟交到你的手上，你首先要敢上陣，打一仗下來再分析自己的破綻在哪里？別人是怎么耍槍的？那個編碼到底是怎么解決的？假如你不上陣，抱怨敵人太多，難以預(yù)料打仗的后果，最終你就耍不了槍。關(guān)于設(shè)備的設(shè)計方法，那都是基本的理論，不外乎是以前說的強度、剛度和驅(qū)動及控

49、制方式。      9 設(shè)備、線、工程的設(shè)計      在中國，由于社會環(huán)境和生存條件的限制，做產(chǎn)品是很難生存下來的，無論你有多深的技術(shù)都不行，最終的結(jié)果都是走入別人仿制，先殺價，你跟進殺價，降低質(zhì)量再殺價的循環(huán)怪圈，最終大家毀掉這個東西，別人再去仿制另外的東西，留下你自艾自憐。有的時候，你就被迫走上系統(tǒng)集成，也就是做工程，或者叫做線的道路。那也許不是你最初的選擇。       做工程，沒有什么技術(shù)含量，但不是誰都能做，道理其實特別簡單，全唐詩就放在那，有幾個能背地

50、出來的？作工程需要經(jīng)驗、博大而寬廣的知識面，龐大的朋友和供貨商的圈子，資金的支持等許多東西，即使別人想仿制，一時也難。說到做工程，一般我們是這樣劃分工程種類的：（1）重裝備線：煉鋼、連鑄、軋鋼、無縫管、各種精整、剪切線、大焊管等。（2）輕裝備線：電子設(shè)備組裝線、生化處理線、飲料線、包裝線、印刷線、造粒、塑管線等。（3）冷裝配線：各種發(fā)動機組裝線，輕型車輛裝配線等。大型的車輛裝配線不是一般人玩的東西，一般是發(fā)達國家先有，使一些年以后，人家上新線了，舊線重新噴漆、搭配以后作為合資的資本金給較為落后的國家，其實也不是人家看不起你，是因為你用不上新的，大型的線，因為你的生產(chǎn)能力太小。（4）熱加工線：包

51、括熱模鍛線、連續(xù)擠壓線、鑄造線、耐火材料線等。你適合做什么？這主要和你的知識水平的寬窄、基本功的扎實程度、人脈的活動能力、協(xié)作的關(guān)系等因素有關(guān)，有人就做的范圍較寬，有人就窄，無論是寬是窄，都不說明你水平高低，即使你做的很窄，你把它做好，就是你的水平，但現(xiàn)實生活中你要注意一點，你做窄了，你的活路就是比別人小，哪怕你很精，別人就是不用你的東西，你也沒地方講理去，久而久之，就只能餓著      （1）重裝備線      做重裝備線，比如說連鑄線，方坯線誰都能做，不外乎是流數(shù)不同，拉速不同，上自動配水和液壓振動的廠家很少，

52、除非是很有錢，或者以后考慮有合金鋼的品種。具體到你能不能干，主要就是侃價，能受得了，就能干。      有點技術(shù)的是板坯連鑄和不銹鋼連鑄，需要一些技術(shù)水平，這就不是誰都能干了，為什么有人退縮了呢？因為那里面要考慮鋼水溫度、成分、冷卻模型等一堆的東西，你不會的話，連鑄坯的內(nèi)裂、偏析、內(nèi)夾雜、角裂、橫裂等等東西都在等著你，將你打得血本無歸。怎么有人就行呢？表面上說，是人家有技術(shù)，技術(shù)是什么東西？就是人家掌握了處理這種對象的一種模式，人家會協(xié)調(diào)鋼水的溫度和成分，知道在什么溫度下開澆，知道初始的拉速和振動幅度及振頻，有液壓振動的還可以調(diào)整振型，同時知道冷卻模型，即使冷卻有點問題，馬上就知道調(diào)整多少，你只有耐心地學(xué)習(xí)這些東西，都學(xué)明白了，知道每一個參數(shù)為什么是這樣的？      當你掌握了一種處理問題的模式以后，在這個行業(yè)里就可以混幾年，直到技術(shù)被擴散出去，很多人都學(xué)會了，這種模式又成為街上的大白菜的時候，你就得選擇新的項目了。      類似的情況在軋鋼行業(yè)里也是一樣的，你有一種成功的軋制、冷卻模式，