主题：【整理】美国人是怎样设计齿轮箱的？（来源：中国机械社区） -- 乾道学派

关于大项目，悟了点东西。

1，大项目，一般都是行业项目，属能源行业最阔绰，比如炼化，火电，核电和水电；

光伏和风电不大清楚；

接下来听说过规模比较大的就是采矿，选矿，冶金；

基建的路桥，港口，市政的自来水，污水厂，交通行业的车辆厂，造船厂，飞机厂，机械行业的机床厂，有些投资规模不清楚，有些是不知道咱进去能干啥。

2.普通人要想进去，必须有用，托关系走后门的，不讨论；

最好的办法，莫过于弄通工艺，比如石油炼制工程，化工原理，锅炉原理，汽轮机原理，采矿设计，选矿设计，冶金原理，而其基础是流体力学，热力学，燃烧学，传热学，100%都是硬骨头课程；

但好处巨大，最后能做方案，做初设，干最关键但量最少的事情，同时拿最多的钱；

其次，自控专业，理解控制逻辑，DCS，组态，以太网，调试；

通用的就是土建，电气俩专业，结构，基础，岩土，电机拖动，供配电，能随便跑；

最辛苦的就是设备专业，单纯的传动设备，大轴，大齿轮，都熟悉，不说；

工艺设备，以气液固三相物料输送，仓储，处理，分离分析；

从总包说，一个设备的人，面对翻车机，堆取料，仓储，输煤，破碎，磨煤，流化输送，换热器，大泵，离心机，大风机，压缩机，搅拌，大反应器，大炉子，大箱，大罐，大塔，不懂工艺怕是过不去；

分包设备厂商，核心设备的人，如汽机，锅炉，泵，压缩机，即使干设备，工艺也得能说明白；材料，热处理，弹性力学，必须会，因为别人都不一定会，也许只有会了，才可能留下，很冰冷的事实；

其他通用设备分包厂商，竞标要杀价，零部件要进口货，日子就不大好过。

3. 到这再看非标自动化，接整线，如组装线，包装线，一个项目能干半年往上，应该算肥活了；再分包，接单机，多数是杀价，拼交期，很辛苦，看从业人员，会的确实不多。

4.解析了这些东西，就知道为什么碰不到大项目了；因为大头的钱都被上游承包商，分包商给卷走了，没钱了，自然就大不起来；由此分析，亥池的单个项目利润率应该在西门子之上。

德国大猴子一开口，李爷一下听见，来真货了，上死点前，涡流怎么卷的，喷射压力多大，什么角度，平均液滴直径，最远喷射点在哪里？

李爷说，按毫秒计算路程，离开喷嘴，在这个尺寸引燃了，边界迅速溃散，最高温度的形成，之后，在这个距离烧完了，

为什么保护了喷嘴？速度高啊！高到离开喷嘴一个距离才发火，之前，是冷却的，而液滴不是越小越好，需要一个尺寸，过雾化，对嘴子不利，但尾气问题少，可爆发压力过大，对发动机寿命不利，

雾化好和喷嘴有关，喷孔数，角度直径，压力，喷射时间，喷孔数和直径是没法改变的，能改变的基本只有压力和喷射时间了，压力低雾化不好，压力太高氮氧会增高，而且可能还有喷射到活塞壁上的风险，一般都是互相妥协后的方案，以前喷射系统可以调整的自由度很小，现在高压共轨使之有了很大的自由度，不仅喷射压力和时间可以随意调节，而且可以实现一个循环多次喷射，可以控制爆发压力和降低排放

雾化只是一方面，良好的燃烧还要配合气流，以便雾化后能迅速与空气形成混合气，这就需要良好的进气道和燃烧室的设计了

阿拉给人家讲‘极限边界’，小家伙是不明白的，就是你自己的边界在哪里？清楚吗？假如没懂，李爷毛病犯了，说具体例子了，

来人了，笑嘻嘻扯几句蛋，马上切入正题，比如齿轮箱，有人家的‘外形图’了，就那么大，但没有瓤子，哈，因为李爷才懂瓤子，他们只明白‘轮廓’，哈，

阿拉问，气动算过去了吗？回答阿拉说，还没有，没动手呢，想先看齿轮箱能不能实现？假如齿轮箱都没戏，算风扇干吗啊？不是白折腾吗，根本就没戏，就是拿钱去玩下面的东西了，哈，

阿拉啥观点，你风扇都没戏，算了，甭花冤枉钱，阿拉都能明确告诉你，你玩风扇一点戏都没有，1%的可能性都没有，阿拉非常明白的，

居然还要知道齿轮箱，哈，为什么啊？想‘死个明白’，哈，好了，既然如此，那就收钱办事儿了，阿拉让你死个明白的，有人问，李爷半截会哏屁吗？哈，当然了，有可能的阿，就是张口结舌，没有下文了，就死了，

齿轮箱，看似简单吧，齿轮啊，有啥啊，有牙，一咬，转了，哈，可阿拉告诉你，齿轮箱的‘极限边界’在哪里，你不知道，你要知道了，也给你8500米，买肉去吃，哈，

有‘轮廓图’的东西，就好说，再辅之以简图，就开始吹牛逼了，你想，输入转速12000，输出8500，分配成俩轴，套起来，形成‘对旋’，

阿拉谈的是，就这个中心矩，这么大的载荷，速度，齿面的接触情况，再结合速度，谈寿命，寿命非常短的，齿面够HRC70 ，心部得够58了，这个梯度才能撑起来，否则几转就完蛋了，一开机就哏屁，撑起来以后，还有冲击与脆性问题呢，冲击能量就不够了，尤其心部，强烈过载，马上就哏屁了，咔嚓一下，这个材料就非常特殊了，是多次热处理的，就是心部热处理与表面不是一码事儿，是单独处理的，人家能精确控制梯度，那个设备你都没有见过，当然了，阿拉也没有看见过，但我知道，一定有那个东西的，

即使齿轮缩短寿命，轴承怎么办？轴承能过，12000转的润滑怎么办？最后，箱体怎么办？箱子是碳钛复合的，在轴承接触位是钛合金的，会变形的地方是碳纤维的，这个典型东西，我也没有看见过，但我知道，一定是那个东西，这是逻辑，

就是阿拉高明，上面东西都玩了，就有20%的本尊寿命，这个箱体还有防弹要求的，外面衬开赴拉，有个夹层，卡弗拉的那个‘网兜’吸收能量，夹层是个衬，

再退一步说，李爷万能，都作了，能转，我操，可重量比人家重300公斤，哈哈，最终，哏屁了，

听明白了‘极限边界’了吗，这是京城的极限边界，能告诉你最终你死在何处了，是死的明明白白，你想，你随便谁打阿拉？哈让罗罗本主儿过来

鸟国的涡轮盘，有些是多重热处理，就是违反常识的东西，阿拉要举例了，比如一个强力的齿轮轴，提高强度必然提高硬度，淬火，越往里，越软，于是，必须处理马氏体的问题，保证心部还有非常高的HRC值，如此一弄，面上就硬了，脆性大了，你回火，强度下降，很难玩的，

鸟，处理这个材料，心部可以非常硬的，不是脆性就大了吗？没错啊，回来处理外层，就相当于心部是石头，是脆了，可外面的那个‘铁箍儿’箍的非常好了，一个石头碾子，外面是合金钢的皮，哈，也不碎

咨询钛合金的‘锻造弧形大块儿’，鸟60年代早期的技术，他们的一个疑问就是，怎么控制那个东西冷却下来需要的形状，

钛合金这孙子，跟钢铁不同，钢铁，锻造后有变形，但没有那么剧烈，而钛合金，像牛皮糖，就是你得非常懂，极其明白的时候，才能知道他最终变形成啥德行的，比如你弄个大的模锻设备，这东西的流动阻力是很大的，打满就不容易，打好了，许多地方会‘抽抽儿’，冷下来，就完全拧吧了，

阿拉就讲那个弧形曲线的问题，你打的是哪个部位？此处有多大的应力，在拉着周边呢，随温度，应力还变化呢，就是你要明确掌握各处的应力，温度下降的规律，最终，均匀给‘拉住了’，就是你需要的那个形状，

核心解三个非稳态的场，温度场，应力场，组织场。

基础原理，偏微分方程；

材料物性数据；

偏微分方程数值解法，解出离散值；

这三项一个都少不了。

不扯冶炼，单说成型，热处理，没有这些基础计算，最后的一些机械性能，强度，淬透性，AK值，没办法做保证，不合格了，也不知道怎么改进。

1，多轴减速机的壳体计算，首先必须准确分析受力，这是第一步，完整列出所有受力模型图，

2，做一个‘虚拟箱体’把这个力学模型给‘框起来’在箱体上完整标出受力大小与方向，

3，一些细节处理，轴承孔与轴承的配合，紧配为90度，过渡为大致60度受力

4，做‘虚拟安装’，计算各种反力，就是外力，在这个基础上，做‘全箱体载荷图’，这样就知道变形与约束的问题了，

5，计算的时候，把箱体切开多段，切开面作‘连续体连接’，对每个切开段计算，再合成，这个合成就是所谓的‘叠代计算’没，有时要反复‘叠代’，一次的精度不够，具体做法也是我那个帖子里讲的原理，道路是一样的，只是这个比较复杂，过程多，以前是计算机编程自己计算，

6，道理就是上面说的，你必须有一定基础才能玩得了这个‘叠代’，反之现在大学毕业生肯定是不会的，因为他们老师就肯定不会，我接触过不少现在的机械系教授，他们就不会，

7，这就是一个慢过程，其实没有什么，一个箱体，不过是几块钢板，只有知道受力，通过假设与计算叠代，就可以计算受力，即使现在大家推崇的有限元软件，也是我说的这个东西，内涵是一样的，

多轴的，就是在轴间切，切成多个箱体，每个箱体计算，再用‘转角对应原则’建立连续方程式，再叠代解，这些要编程计算

切段面是切成一个一个的方箱体，建立方程式，再联立解，就是一个箱体的断面也是另外一个箱体的断面，你力学与数学够好，就可以解这些，都是立体的，不是平面解力，

对支撑孔的这一组力 然后来做出 每个轴孔的受力 再求的每个小箱体的应力和变形 依据变形协调条件 再迭代求整体

计算这些，就是现分析，从哪里切? 切完如何‘转角对应’，这样才能建立‘联立解’，这是基础，对数学有要求，以前我们那时，数学学的多，现在大概这些课程没有谁学了

减速机这类东西，都是钢板焊接结构，玩这些，就单独玩，玩这些与码头的‘大吊’还不同，也不同于‘机架’，

减速机切开以后，有些地方是有孔的，有些有加强凸台，比如孔，就针对孔加以分析，孔与轴承的配合有松紧，松紧程度决定受力面积，这个与变形有关，可以先计算这些位置的变形，这个变形附加到板子上面，计算‘扭曲’，或‘翘曲’，再计算对结构的影响，这个就可以附加到那个‘小箱体’上面去，

其实计算这些，就是各种叠加与修正，有些修正有经验数据，有一套表格，这些都是经验的积累，早期有‘光弹数据’，后来又有‘有限元单独结构数据’，你玩久了，这些都可以查

侃大电机了，首先，一个A3图册本子那么大的页面你得有，瑞典纸的，用了才明白，

画中心线，这个最要劲儿了，一条中心线都画不直，你没用了，之后，按你本子左上角的原始数据，开始手绘，比如人家限定外径的，先绘外形，

对应1000千瓦，外形绘好了，轴承，密封，摆进去，都占据空间的啊！之后，就平衡转子与定子的关系，计算这之间的磁通与力矩关系，

电磁关系定好了，就来事儿了，因为结构一定，首先铁损出来了，铜损大致确定了，这个跟载荷与启动还有关系，处理铁损，铜损，

总体发热确定了，就设计冷却，比如水冷，大型电机可以氢冷，也有强制冷却模式的空冷，看具体场合了，比如需要防爆，几乎就只能全封闭水冷，因为有规范啊！之后，处理绝缘问题，定等级与工艺，

这些东西弄好，还有结构强度计算，转子的转角验算，都非常繁琐的，比如发现转角不够了，加粗电机轴，结果影响了电枢磁场，一改，影响了定子磁场，就得重新再来过了，因为任何一个细节你不懂，一开机，电机首先就呜呼了，不懂为什么，拆开，铜条断了，哈，

电机设计好，就是控制系统设计了，

之后，写变频矢量方程式，6～7个方程式的联立解，简化参数，重新拟合新的近似曲线，到满足DSP能计算时的循环速度，PWM脉宽问题，最终解压频比，解实际功率与热量，最终定下‘功率落点’