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

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，设备不能正常运转，别人又

都袖手旁观或等着看你笑话的时候，要能迅速而准确地判断问题到底出在哪里？出在

网络的哪个节点上？直接短接什么地方可以判断故障所在，假如不是这样，就让人家

笑话你吧！国家为什么老没发展好？有些问题确实是深层次的东西。但你要想自保，

有些东西就要学习，没什么办法。

当你把这些结构的问题，材料的问题，运动的问题，驱动的问题，惯性的问题，自动

化控制的问题都搞得很明白的时候，你就基本上可以做机械设备的设计了。在当今，

混一碗饭吃是很难的事情，生活是瞬息万变的东西，没有办法自己把握，想自己把握

，就只能当老板剥削别人，可以训斥别人为什么不明白？否则，就像我一样老老实实

干活。

要说有什么经验，实在是说不上，只能说是混事的一点小体会，有些东西大家可以参

考一下，很浅显的东西，只是博你一笑，谁让我是笨家伙呢？

具备一定的混事能力以后，就可以在市面上混事，混事又有许多的讲究和方式，有些

东西还要看你的运气.

无论你念过多少书，也无论你知道多少新奇的理论和计算方法，绝大多数人最终是要

入世混事的，混不了事又比较清高，就只能给别人做食客，也可以叫幕宾，古时可以

食于孟尝君的门下，现今可以服务于大富商或政府机构，随便说点什么无关痛痒的

话，也有锦衣玉食。再清高了，可以归隐山林，日出日落相伴，再不问世间风云，可

惜的是大多数人作不到，人们喜欢世间的繁华和喧嚣，喜欢华屋大宅，更喜欢靓丽女

子。

就像明朝诗人写的诗词：“滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。”一样，人生中留给我

们可以肆意拼搏的年代和时间是不多的，尤其在这样一个英雄辈出的时代。你提长枪

、短戟敢在战阵中冲杀，并最终幸存下来，就是浪花淘尽的英雄。

机械行业是一个宽泛的领域，我想不出对工程师有什么限制，有什么是不能从事的？

无论是石化、航空/航天、海洋设备、金属行业、采矿及勘探，无不深深地打着机械的

烙印，他们都是可以供机械工程师发挥才能的地方，每次听别人说：那不是我的专业

！我不会！我都要问人家：你给自己限定的专业是什么？

在机械行业做事，可以把事情分成两类：第一类是做单体的产品，或者叫设备，搞这

类东西要求有一定的深度和适当的广度。第二类是做工程，或者叫线，作这类事情和

搞产品需要的知识正好相反，它需要的是比较宽的广度和适当的深度。

我们也许可以从做单体的产品开始侃，乱侃无妨。

假如我问你，设计、制造加湿器或激光设备，与设计一台钢包翻转台有什么不同吗？

不知你如何回答，反正我认为都差不多，只是有些东西复杂点，花的时间多些罢了。

作产品，你其实要把握的就是两点，第一就是这东西干吗用？第二就是怎么把这东西

用好？掌握这两点你以为容易吗？其实非常复杂，一个东西没弄好？为什么？我分析

过无数的东西，就是上面这两点没弄明白，南极雪地车的履带板其实要求的强度并不

大，但环境温度特低，我们常规的电机到了印尼，使用的寿命下降许多，因为那是湿

热带气候。所以，充分了解使用条件和工艺要求是非常重要的，在这个基础上才能设

计出好的产品，在了解所有使用条件的情况下，你还是不知道怎么设计一个东西，那

好像就不是我们今天要讨论的事情了。

有客户请你设计200吨钢包翻转台时，你应该先看钢包的详细图纸，包括重心、总体重

量、留钢的最大量等问题，把那个要翻转的东西了解透，这是最关键的地方。设计的

时候，最关键的问题是所谓‘翻过点’的问题处理，这个东西处理好了，就一切OK了

，从前有人把转炉都翻乱了，就是某点的计算有问题。在大管道的输送问题上，也常

有人在最高点出事，砸烂了下游的管道，这其实都是一类问题，是理论力学的问题。

有些重型设备的设计是有一定难度的，比如：一个250吨的钢包车，钢水、包体、车体

、耐火材料等东西加在一起的重量很大，但难度不在于车体设计，而在于如何启动及

停止，并且要非常准确可靠。这就要用到激光测量、数字变换及传输等东西，你把这

些东西学好了，你的产品比别人的技术水平就是高，就可以在行业里混住，光能作车

体设计显然是不足够的。

假如有客户找你订加湿器出口用，一般会有5-6条技术上的要求，同时需要一个精确的

报价，你需要做什么呢？你需要一个和他要求非常相近的‘模式’，要知道出口目的

国的各项要求、认证条件、各种手续等。

把这个‘模式’放在桌面上说，超声振荡器用谁的？寿命多长？什么价钱？需要认证

的器件（包括电源线、插头、开关等等东西）用谁的？什么价钱？壳体的材质？添加

剂的限制？阻燃等级标准？模具的寿命和价格？控制板的价格？这些东西都详细地确

定下来以后，价格就定下来了。你就可以决定作还是不作？像这类出口的小电器都没

有什么技术含量，主要是遵守进口国的各项法规和认证制度，产品是安全、可靠的，

同时具有一定的使用寿命，有人会问，既然就这么点事，为什么做不好老出事？阿拉

确实不知道为什么？

做单体设备，有些技术难度的东西主要分布在电子行业、石化领域、动力设备等东西

，有些问题能解决，有些问题是我们现阶段解决不了的，假如你搞这些东西就要注意

，你领导让你设计一个大轴承，寿命和载荷条件要达到SKF或FAG 的水平，你就无论如

何都作不到，还是趁早找别的干吧！这类事情包括：芯片基础层要解决的问题，材料

纯净度的问题，流体的高速流动的深度模拟的问题等东西，这不是我们这代人能解决

的东西，环境也不允许。

而有些东西，无论是低功率的激光设备，加工专机，哪怕是一般的通讯设备（如手机

和相关产品），今天要设计和生产这东西都是非常简单的事情。你不用惧怕这些东西

，它都是你的业务范畴。就像把短戟交到你的手上，你首先要敢上阵，打一仗下来再

分析自己的破绽在哪里？别人是怎么耍枪的？那个编码到底是怎么解决的？假如你不

上阵，抱怨敌人太多，难以预料打仗的后果，最终你就耍不了枪。

关于设备的设计方法，那都是基本的理论，不外乎是以前说的强度、刚度和驱动及控

制方式，不再细侃，免得招人烦！

在中国，由于社会环境和生存条件的限制，做产品是很难生存下来的，无论你有多深

的技术都不行，最终的结果都是走入别人仿制，先杀价，你跟进杀价，降低质量再杀

价的循环怪圈，最终大家毁掉这个东西，别人再去仿制另外的东西，留下你自艾自怜

。关于这件事，我只有一句要说，人是不可能战胜老鼠的，永远都不可能，猫，是世

间最灵敏和技巧性的动物，猫都没办法的事情，我不会做。

有的时候，你就被迫走上系统集成，也就是做工程，或者叫做‘线’的道路。那也许

不是你最初的选择。

做工程，没有什么技术含量，但不是谁都能做，道理其实特别简单，《全唐诗》就放

在那，有几个能背地出来的？作工程需要经验、博大而宽广的知识面，庞大的朋友和

供货商的圈子，资金的支持等许多东西，即使别人想仿制，一时也难。

说到做工程，一般我们是这样划分工程种类的：

1 重装备线，包括炼钢、连铸、轧钢、无缝管、各种精整、剪切线、大焊管等。

2 轻装备线，包括电子设备组装线、生化处理线、饮料线、包装线、印刷线、造粒、

塑管线等。

3 冷装配线，包括各种发动机组装线，轻型车辆装配线等。大型的车辆装配线不是一

般人玩的东西，一般是发达国家先有，使一些年以后，人家上新线了，旧线重新喷漆

、搭配以后作为合资的资本金给较为落后的国家，其实也不是人家看不起你，是因为

你用不上新的，大型的线，因为你的生产能力太小。

4 热加工线，包括热模锻线、连续挤压线、铸造线、耐火材料线等。

你适合做什么？这主要和你的知识水平的宽窄、基本功的扎实程度、人脉的活动能力

、协作的关系等因素有关，有人就做的范围较宽，有人就窄，无论是宽是窄，都不说

明你水平高低，即使你做的很窄，你把它做好，就是你的水平，但现实生活中你要注

意一点，你作窄了，你的活路就是比别人小，哪怕你很精，别人就是不用你的东西，

你也没地方讲理去，久而久之，就只能饿着，我见过倒闭的公司，不都是因为没有技

术，到底缺什么？我不能乱说，个人的情况不同，这就是中国的国情。

做重装备线，比如说连铸线，方坯线谁都能做，不外乎是流数不同，拉速不同，上自

动配水和液压振动的厂家很少，除非是很有钱，或者以后考虑有合金钢的品种。具体

到你能不能干，主要就是侃价，能受得了，就能干。

有点技术的是板坯连铸和不锈钢连铸，需要一些技术水平，这就不是谁都能干了，为

什么有人退缩了呢？因为那里面要考虑钢水温度、成分、冷却模型等一堆的东西，你

不会的话，连铸坯的内裂、偏析、内夹杂、角裂、横裂等等东西都在等着你，将你打

得血本无归。

怎么有人就行呢？表面上说，是人家有技术，技术是什么东西？就是人家掌握了处理

这种对象的一种模式，人家会协调钢水的温度和成分，知道在什么温度下开浇，知道

初始的拉速和振动幅度及振频，有液压振动的还可以调整振型，同时知道冷却模型，

即使冷却有点问题，马上就知道调整多少，你只有耐心地学习这些东西，都学明白了

，知道每一个参数为什么是这样的？你怎么改这些东西，当然你就行，即使暂时不明

白，要花钱买技术，买个明白，我国人民最吝惜的就是花钱买技术，大家认为，技术

怎么会值钱？那应该是街上可以捡到的东西，可事实不是那样的。

当你掌握了一种处理问题的模式以后，在这个行业里就可以混几年，直到技术被扩散

出去，很多人都学会了，这种模式又成为街上的大白菜的时候，你就得选择新的项目

了。

类似的情况在轧钢行业里也是一样的，你有一种成功的轧制、冷却模式，当然你就行

。但轧钢和连铸的不同点是（以棒材为例），由于轧线布置的形式不同，会有一大堆

的非标设备，另外，定尺飞剪、冷床、精整线上的点算机等东西也有一定的设计难度

。

关键的问题，还是要有一个细致的‘模式’，所有的东西都仔细地考虑一遍，从炉子

的加热能力和进出料开始，一直到打包下台架，当所有的东西都有明确答案的时候，

一般是不会有什么大的问题的。

我见过许多做工程，但对技术一无所知的家伙，也干得很好，很少有毛病，仔细看一

下，一般都有一个水平较高的参谋，孟尝君曾养过3000门客，从这点看，古人早就明白这个

道理了。

把‘模式’这个东西学明白了，你就可以在板带、线材、有色行业里乱混，别人也拿

你没办法。许多人以为我说的‘模式’就是轧钢工艺，不太准确，搞工艺的家伙说不

清上料辊道到底要多少米才能刹车，因为他们完全不懂设备。

虽然‘模式’这东西非常重要，但有一点你还是要学的，就是你要能设计线上的主要

非标设备，比如飞剪和冷床，在关键的时候，你会这东西，看看效果！那就是不一样

！

混事的时间长了，假如你再好学，什么液压AGC、卷曲模型、层流冷却等等东西都逐渐

可以学得很明白。

虽然重装备线有量，有较高的合同价值额，但要赶上萧条的时候，没人上这些重装备

，你也得吃饭呀！有时可能你就要搞些轻装备的东西。

轻装备线和重装备线是完全的两个概念，搞过重装备线的许多人看轻装备线时会笑出

来，因为许多设备是没有地脚螺栓的，特别是输送系统，因为有些东西是要根据情况

进行调整的。

有些轻装备线的另外一个特点是，以一个主体设备为核心，如饮料罐装线，是以罐装

机的生产能力确定线的能力，其它的如传送系统、套标机、喷码机、码垛机等都很好

选择，不用费力设计非标产品，一般也不会因为这些辅助系统而妨碍主机的产量，这

和重装备线不同。在轧线上，假如轧机完全没问题，也不见得冷床区和精整区也行，

这就是大家都会争着设计轧机，而不愿意做后面设备的原因。在轻装备线就没有这种

问题，如高产的罐装机是引进的，随便做个配套就完了。

轻装备线有时因为产品的需要，要对使用场合进行净化处理，这有专业的标准，不是

我要说的东西。我要说的是对于1万--到10万级这个范围，是可以随同设备一起给厂家

作的，具体到是封闭车间还是封闭设备，要看具体的情况。

相对重装备线而言，作轻装备线的工厂设计要简单一些，对于设备基础、厂房基础、

附属设施的考虑相对简单一些，对供电系统的要求也稍有放宽（芯片厂例外），但有

时也琐碎一些，如管道、阀门的卫生级别，密封性问题，杀菌问题，材料的保证问题

都要特别注意。像啤酒线上的辅助设施，如皇冠盖的问题，那东西的模具看似简单，

实则有很大的难度，收小了，密封有问题，收紧了，可能损坏瓶口。还有，皇冠盖内

的滴胶量控制和模压成型，这些在常人看都不会看的小东西，都是有很大技术难度的

东西，别看这东西小，掌握这些东西，可能意味着你的生路更多。

两片式铝罐的拉伸，三片式铁罐的滚焊都有一定的技术难度。对于铁罐的焊口处理也

是一个很深的学问。

在轻装备线上的非标设备许多是象码垛机这样的东西，再大些的如自动存取库。可供

发挥的地方也不太多。就象是布置一条轧线，许多东西都是选的，象自动存取库的架

体是模块化的东西，计算好荷载拼起来就行，而轨道、升降车这些东西就完全是品牌

的东西。只要你对行业熟悉，就完全得心应手，每天都可以喜滋滋的，比作重装备线

的家伙轻松不少，至少比较安全，象厚板轧线上的‘雪橇’没控制好，一下就可能拍

在走桥上，假如你只是摔折了腿，你得念‘阿弥陀佛’，算是佛爷留你一命，这在饮料线上是看不见的。

做电子组装线也基本是一件美事，考虑非标的东西不多，即使你想‘非标’一下，一般的人也没那水平。但这个行业对电的知识要求的非常多，比如信号的干扰和隔离问题，贴装机动作的准确性问题，回流焊的温度准确与稳定问题（特别是无铅焊），焊后的检测问题，当然，这些东西都是可以一点一点学明白的，学习是一个耐心的过程，什么都别着急，着急也没有用，我原来遇见一个家伙，他说：这些东西都搞明白了，要多长的时间？我觉得，每样东西都学明白了，都要一年的时间，但细想一下，到你30多岁的时候，在你要‘立’的年代里，知道好多的事情，能干好多的活，至少不挨饿，也是值的。

其实，作轻装备线，事先有个技术准备，大约15天，无论干什么，你都应该是胜任的