铲平机的设计

1.1项目的研究意义

20世纪70年代以来，由于工业的不断发展，废物处理场地紧张，处理费用浩大，又由于资源的缺乏，提出了“资源循环”的口号，开始从固体废物中回收资源和能源，即资源化。废旧橡胶是固体废物的一种，其来源主要是废橡胶制品，即废的轮胎、力车胎、胶管、胶带、工业杂品等；另一部分来源于橡胶制品厂生产过程中的 边角、余料和废品。此外，废旧轮胎造成的环境污染是严重的：整条废轮胎堆积在一起变成了蚊虫孳生的理想场所，这些蚊虫导致脑炎等传染疾病。整条废轮胎不会自然，但是，任何想纵火的人，只要稍微借助一下助燃的东西就能引起难以扑灭的大火，可见废轮胎堆积既是危害健康的祸源，又是环境安全的定时炸弹。当然，橡胶的废与不废都是相对的，他们本身都有特定的属性和用途，都有被人类所利用以及循环利用的可能。一切所谓的“废物”只不过是物质的形态性质或者是用途发生了变化，而他们本身可以利用的属性并没有消失，只要被人们发现和利用，就能重新发挥它的作用，由“废物”变为“宝物”，而且有些东西只是在一定地点、一定的条件下，失去了它的使用价值成为了“废物”，而通过再次的加工等途径又会获得其使用价值，铲平机正是废旧轮胎回收利用过程中的一种加工设备，在目前能源日趋紧张的形废轮胎势下，铲平机回收利用废轮胎不仅可以节约资源、能源，而且对于保护环境具有重要的意义。

1.2国内外现状

废橡胶的回收利用率在近年不断的提高。其中，美国提高了90%，1992年总计利用约6800×10的四次方吨废旧轮胎，利用率为27%。原西德提高了20%～30%，1989年废轮胎的利用量为45。5×10的四次方吨，占废橡胶产生量的60%。日本提高了12%，1992年废橡胶的回收利用率为92%，中国废橡胶的回收利用率为50%。从再生资源和保护环境的观点出发，人们越来越重视废橡胶的综合利用。美国福特汽车公司和Symene公司最近联合开发出一种回收废旧汽车轮

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胎再加工成刹车片等汽车零件的新技术。目前全世界每天生产轮胎大约二百万只,每年全世界废弃的汽车轮胎近二点四亿只,这一方面是橡胶材料的极大浪费,一方面也对环境造成很大的破坏。美国当前也只有百分之五的废旧轮胎得到再利用。其中主要是利用热塑技术加工成地面铺设材料的筒单再利用产品,其主要原因是由于橡胶加工成型汽车轮胎后,本身的化学结构发生了根本性的变化,使再利用变得极为困难。

我国废旧轮胎回收利用现状等有关方面提供的资料初步统计,分布在全国公交、化工、冶金、煤炭、矿山、轻工、交通、物资等部门的旧轮胎翻新企业约500家,具有一定规模的轮胎修补企业约1000家,但这样的回收利用主要是重新进行化学的加工或者是轮胎修补，前者成本高、不经济，而对于后一种利用方法则是没有解决根本的问题，目前，对轮胎进行机械加工的环境保护的绿色设计，废旧轮胎这方面的设计还刚刚起步，还处于研发设计阶段，因此，铲平机的改进、设计在废旧轮胎的回收利用中将起着非常大作用，在国内有着广阔的发展前景。

1.3 铲平机的应用

铲平机是废旧轮胎回收利用中进行机械加工的重要设备，目前,在国内外是属于一种绿色的加工设备，主要是对废旧轮胎表面的一层进行铲平，再把铲平好的废旧橡胶切割成一片一片的,然后再通过钉磨机的磨削,加工成有一定斜度的橡胶片,然后再把这一小片一小片的橡胶通过挤压机挤压在一起,最后成为实心的橡胶轮胎。这种轮胎在目前在外国广泛应用于农用机车上和割草机上。铲平机结构简单，使用方便，所加工的废旧轮胎范围比较广泛， 而且，此铲平机对废旧轮胎进行机械加工是一种保护环境的绿色加工，在处理废旧轮胎的各种机器的设计研究还刚刚起步， 还处于研发设计阶段的今天，可以根据具体加工的废旧橡胶的实际情况，对铲平机进行简单的改进，完全可以应用于在其它废旧橡胶的加工程序中，因此，在注重节约资源和能源，保护周围环境，不断发展的今天而言，铲平机在未来的废旧轮胎的回收利用中将有十分广泛的应用领域，在国内外有着广阔的发展前景。

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第六章经济性分析

在机械生产加工的过程中，经济性一直都是追求的目标，力求用最少的投资获得最大的经济效益。加工废旧轮胎的此铲平机的经济性主要表现在以下几点：

１.从选材方面：合适地选择各零件的材料可以降低耗材的成本。

２.从设计方面和从加工方面：选择合理而又快速的设计方法这样可以缩减机床的设计周期；机床的零件加工是很重要的一个环节，它直接影响着机床的精度，除此之外，许多的零件机构都比较复杂，对它们进行加工时一般都采用数控机床来加工，它可以降低工人师傅的劳动强度、节省加工时间等等。在铲平机设计的过程中，大多数采用的是标准件的螺钉、螺母和螺栓等，购买方便，特殊加工的零件少，因此，采用标准件要比特殊加工的零件更经济。

论文中对机床进行优化设计分析，这样可以在设计的同时还可以将每个零件进行应力分析，以确定所选择的材料的尺寸是否合理，这样做既直观又简单；对于机床中各主要零件的设计中，在选材方面都是在满足了设计要求及其强度要求下，而选择材料这样很好地减少了材料的浪费；在设计方面也是尽可能地简化零件的结构，在机床的整体设计上比较起以前的机床机构更加简单些；这样能很好地缩短零件的加工时间。整台机床的设计成本及其设计周期比以前的设计都得到了降低。

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铲平机是废旧轮胎回收利用过程中的一种加工设备，在目前能源日趋紧张的形废轮胎势下，铲平机对废轮胎回收利用不仅可以节约资源、能源，对于保护环境具有重要的意义，还可以由“废物”变为“宝物”， 这些都将带来可观的社会效益和经济效益。

第七章绿色设计与生产

７.１绿色设计产生的背景

自20世纪70年代以来，工业污染所导致全球性环境恶化达到了前所未有的程度，生态危机日益严重，人们不得不重视这种环境污染的现实。在工业发达国家，产品的绿色标志制度相继建立，凡标有“绿色标志”的产品，表明该产品从生产到使用、回收的整个过程符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极小，可以实现资源的再生与回收，这中产品大大地提高了在国际市场的竞争力。

与经济发达国家相比，我国工业的技术水平还有较大的差距，工业产品还存在着资源和原料消耗大、环境污染严重、国际市场竞争能力相对较弱等问题。为了解决上述问题的可行途径，就是通过绿色设计与绿色制造技术，大力发展绿色产品，尽可能减少对环境的污染和资源的浪费，全面提高产品的竞争力。

７.２ 绿色产品的含义和优点

绿色设计是由绿色产品的诞生所引伸的一种设计技术。因而，要进行绿色设计，首先有必要弄清什么样产品是绿色产品，绿色产品有何特点，以便于采取一定的方法和手段去设计绿色产品。

７.２.１绿色产品的含义 绿色产品是相对传统产品而言的，至

今还没有权威性的定义，为了便于对绿色产品的认识给出如下一些

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定义：

1）绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的、可以拆卸和分解的产品，其零部件经过翻新处理后可以重新里利用。

2）绿色产品是将重点放在减少部件，使原材料使用合理化并能进行回收处理的产品。

3）绿色产品是指从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害小，以及可以再生或回收、循环、再利用的产品。

4）绿色产品是指其使用寿命完结时，部件可以翻新和重新里利用的产品。

从上述定义可以看出绿色产品是指在产品全生命周期内，包括原材料制备、设计、制造、包装、运输、使用、回收、再用或再生过程，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，且对生产者及是使用者具有良好保护性的产品。

７.２.２绿色产品的优点：

1）优良的环境友好性。即产品从生产到使用乃至废弃回收处理的各个环节都对环境无害或危害甚小。这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料、清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；使用产品时不对使用者造成危害；报废产品在回收处理过程中很少产生废弃物。

2）最大限度地利用材料资源。绿色产品尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料。这就要求设计产品时，在满足产品基本功能的条件下尽量简化产品结构，合理选用材料，并使产品中零件材料能最大限度的再利用。

3）最大限度地节约能源。绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源最少，能源的节约本身也是很好的环境保护手段。

７.３绿色设计的主要内容

１.绿色设计的描述与建模 准确全面地描述绿色，建立系统的绿色产品评价模型是绿色设计的关键。

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２.绿色设计的材料选择 绿色设计要求设计人员改变传统的选材程序和步骤，选材时不仅要考虑产品的使用要求和性能，还应考虑环境约束准则，同时必须了解材料对环境的影响，选用无毒、无污染材料，选用易回收、可重用、易降解材料。

３.面向拆卸性设计 传统设计方法多考虑产品的装备性，很少考虑产品的可拆卸性。绿色设计要求把可拆卸作为产品结构设计的一项评价准则，使产品在报废以后其零部件能够高效地、不加破坏地拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循环再生，达到节省资源、保护环境的目的。

产品类型千差万别，不同产品的拆卸性设计不尽相同。总体上，可拆卸性设计的原则包括：1）实现零件的多功能性，减少拆卸工作量；2）避免有相互影响的材料组合，避免零件的污损；3）易于拆卸，易于分离；4）实现零部件的标准化、系列化、模块化，减少零件的多样性。

４.产品的可回收性设计 可回收性设计是指在设计是要充分考虑产品的各零部件回收再用的可能性、回收处理方法回收费用等问题，达到节省材料、节约能源，尽量减小环境污染的目的。可回收性设计的内容包括：

（1）可回收材料的识别及标志 （2）回收处理工艺方法 （3）可回收性的结构设计

（4）可回收性的经济分析与评价

可回收性设计主要原则有：

１）避免使用有害于环境及人体的材料 2）减少产品所使用的材料种类

3）避免使用与循环利用过程不相兼容的材料或零件 4）使用便于重用的材料 5）使用可重用的零部件

５.绿色产品的成本分析 与传统成本分析不同，绿色产品成本分析应考虑污染物的处理成本、产品拆卸成本、重复利用成本、环境成本等，以达到经济效益与环境质量双赢的目的。

６.绿色产品设计数据库 绿色产品设计数据库是一个庞大复杂的

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数据库，该数据库对绿色产品的设计过程起到举足轻重的作用。数据库包括产品全生命周期中环境、经济等有关的一切数据，如材料成分、各种材料对环境的影响、材料自然降解周期、人工降解时间、费用，以及制造、装备、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响，环境评估准则所需的各种判断标准等。

７.４绿色设计的原则

与传统设计相比，绿色设计应遵循如下的设计原则： （１）“零污染”原则 绿色设计应彻底抛弃传统的“先污染、后治理”的治理环境方式。应实施“预防为主、治理为辅”的环境保护策略。因此，设计时就必须充分考虑如何消除污染源，尽可能地做到零污染。

（２）“零损害”原则 绿色设计应该确保产品在生命周期内对劳动者（生产者和使用者）具有良好的保护功能。产品设计时不仅要从产品的制造、使用、质量、可靠性等方面保护劳动者，而且还要从人技工程学和美学角度，避免对人们的身心健康造成危害，力求将损害降到最低程度。

（３）技术先进原则 要使产品成为绿色产品，必须采用最先进的技术。因此，设计者应及时了解相关领域的新进展，发挥创造性，使产品具有良好的市场竞争力。

（４）能量消耗最少原则 在选用能源类型时，应尽可能选用太阳能、风能等清洁、可再生的一次能源，而不是汽油等不可再生的二次能源，以有效地缓解能源危机；从设计上力求产品整个生命周期循环中能源消耗最少，减少能源的浪费。

（５）资源最佳利用原则 包含两个方面内容：1）在选用资源时，应从可持续发展的观念出发，考虑资源的再生能力和跨时段配置问题，才不致由于资源不合理使用而加剧有限资源的枯竭，尽可能使用可再生资源；2）在设计时可能保证所选用资源在产品的整个生命周期中得到最大限度的利用。

（6）生态经济效益最佳原则 绿色设计不仅要考虑产品所创造的经济效益，还要从可持续发展的观点出发，考虑产品在全生命周期内的环境行为对生态环境和社会所造成的影响。绿色产品生产者

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不仅要取得好的经济效益，也要取得良好的环境效益。

人类社会的发展，特别是工业化进程的推进和城市规模的扩大，造成环境污染、生态破坏、资源枯竭，已经严重危机人类的生存和可持续发展。未来产品设计中应着眼于设计出健康、保健、安全和易于操作的设备或产品，使这些设备或产品的零部件易于取代和重复使用，尽量节约资源和能源，减少对环境的污染。

绿色设计顺应了历史发展趋势，强调了资源的有效利用，减少废弃物排放，追求生命周期中对环境污染的最小化，对生态环境的无害化。所以铲平机在整个生产周期中应遵循绿色生产原则，极大的减少对环境的污染，走可持续发展的道路。

结论

两个多月的毕业设计，是对四年所学全部机械专业知识的验收，对知识的综合运用能力的一种锻炼，是大学整个教学中的重要环节，通过这个环节的训练，可以使我们把所学专业理论知识与实践生产加工相结合，在毕业设计的过程中分析实际问题，解决实际问题，逐步提高实际工作能力。毕业设计过程中，一方面是检验四年来的学习，对所学机械专业知识的做进一步的巩固，及时弥补知识掌握不扎实和空缺的地方，是对自身综合能力的再提高的过程。令一方面是培养我们一种独立从事科学研究的方法和工作能力，进一步提高我们的工艺，工装水平，使我们学的知识系统化，条理化，为将来的工作奠定一个坚实的基础。

我毕业设计的题目是《铲平机的设计》，它是废旧轮胎回收利用中进行机械加工的重要设备，目前,在国内外是属于绿色产品的加工设备，铲平机结构简单,使用方便,所加工的废旧轮胎范围比较广泛, 因此,铲平机在未来的废旧轮胎的回收利用中将起着非常大作用，在国内有着广阔的发展前景。

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