顎式破碎機作為一種傳統(tǒng)的破碎設(shè)備，由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制遺容易、維修方便、適應性好等優(yōu)點．自從1858年問世以來，一直是粉碎行業(yè)廣泛應用的設(shè)備。其缺點是效率低，非連續(xù)性破碎，破碎比小等，各國都對其缺點進行了改進，其自動化水平也有所提高，近年也出現(xiàn)了～些新的機型，如雙腔雙動顎式破碎機、雙腔回轉(zhuǎn)破碎機，篩分顎式破碎機、外動顎均擺顎式破碎機、倒懸掛細碎顎式破碎機等。由于目前實際使用的大多數(shù)是復擺顎式破碎機，且發(fā)展過程具有典型意義，本文主要以復擺顎式破碎機的為例闡述顎式破碎機的設(shè)計發(fā)展過程。
1、機構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化
    我國自1951年開始仿制復擺顎式破碎機以來，很長一段時間里，人們?yōu)榱耸箘宇�具有較好的運動特性，能減小磨損，提高處理能力，對一些有較大影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如傳動角、肘板擺動角、偏心距、主軸的懸掛高度、動顎行程、嚙角、連桿長度等進行了丈量的研究工作。
    傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要是按照點的運動軌跡來設(shè)計破碎機四桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)，主要有分析法和圖解法，利用設(shè)計前就已經(jīng)選定的一些參數(shù)如嚙角、連桿長度、動顎的行程等，根據(jù)已知的軌跡，運用相互間的關(guān)系，求得各桿件的尺寸，根據(jù)所設(shè)計的破碎機的型號，連桿長度，動顎行程等都能確定。用上述的方法確定四桿機構(gòu)后，接著描述出動顎的運動軌跡，決定設(shè)計是否滿意。
    嚙角的概念也由傳統(tǒng)的幾何嚙角到工態(tài)嚙角。工態(tài)嚙角則是指實際的工作時的嚙角，由于幾何嚙角的前提明顯在顎板的部分部位不成立，所以，工態(tài)嚙角有時要大于設(shè)計時的嚙角，隨之將產(chǎn)生一些相應的后果如物料打滑，顎板磨損嚴重，加劇物料堵塞等。為了改善這些狀況，設(shè)計出多種的顎板形狀，
    設(shè)計過程中的一個顯著特點是，主軸懸掛高度逐漸從正懸掛向負懸掛變化。正懸掛存在動顎上部水平行程小，機器高運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，整體尺寸大，加工成本高等的缺點。負懸掛可以加大動顎的水平行程，降低機器的高度，減輕機重，改善破碎效果�，F(xiàn)在粗碎用的復擺顎式破碎機一般采用零懸掛，而中細碎用的中小型復擺顎式破碎機大多采用負懸掛。
    另外，肘板的支承方式也有正負之分。傳統(tǒng)的復擺顎式破碎機主要是采用正支承。隨著先進的機構(gòu)設(shè)計方法的逐步應用，負支承也得到廣泛的應用，即肘板為復傾角的結(jié)構(gòu)，由于負支承型動顎備點的垂直行程要小于正支承的動顎，這樣有利于減輕顴板的磨損，提高產(chǎn)品的均勻性，減小損耗。從破碎機的高度來說，由于負支承型破碎機的下端固定鉸接點比正支承型的靠下，機器的高度要比正支承的低。當負支承型的肘板長度很小時，就演變成為另一種支承方式，即輥撐型，也就是支承動顎的變成輥子。
    復擺顎式破碎機的優(yōu)化設(shè)計，在很長的一段時間內(nèi)，設(shè)計者對機構(gòu)的尺寸、曲柄半徑等的選擇帶有一定的盲目性，且大多參照國外的同型號類比確定�；蛘邽榈玫揭�求的壓縮量，盲目進行試湊加以改變，以致于不能保證機器的最佳傳動性能。對曲柄半徑進行優(yōu)化設(shè)計，可在保證實現(xiàn)工藝要求的前提下得到最佳的機構(gòu)尺寸參數(shù)。當然由于數(shù)學模型建立的不一樣，所得到的目標函數(shù)也有多種，如曲柄半徑、動顎排料口處的特征值以及一個破碎循環(huán)排出舶物料體積等，，目的是使破碎效果最佳同時生產(chǎn)能力最大，優(yōu)化方法由于建模，所選的變量，約束條件的不同也有多種算法，
    另外，動預下蠟水平行程和動顎下端捧料高度上的下端部的平均嚙角以及主軸的轉(zhuǎn)遺三者的匹配是發(fā)揮機器生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。因而三者的最優(yōu)匹配是三參數(shù)的最優(yōu)設(shè)計問題，目的是機器的功耗在不丈于規(guī)定的標準下，生產(chǎn)能力達到最大，設(shè)計變量是下端的水平行程和平均嚙角，
    設(shè)計新型顎式破碎機出現(xiàn)的時間較短，如倒懸掛細碎顎式破碎機在20世紀70年代首先被報道，由于它使動顎倒置于機器的底部機器的重心大大下移，穩(wěn)定性好，工作轉(zhuǎn)速大大提高。又如雙腔雙動顎式破碎機的出現(xiàn)，集中了傳統(tǒng)飄式破碎帆的優(yōu)點．它在普通顎式破碎機動顎板的另一端增加一個破碎腔，使得破碎機不存在空行程的能量消耗，提高了破碎效率，再如雙腔回轉(zhuǎn)破碎機的設(shè)計兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能，產(chǎn)量較同規(guī)格的顎式破碎機高50%。還有篩分式顎式破碎機可把篩分和破碎結(jié)合在一起，簡化了工藝流程，能及時排出以達到粒度要求的物料，減輕了物料的堵塞和過粉碎，提高r生產(chǎn)能力，降低了能耗。
2、復擺顎式破碎機的腔型設(shè)計及其發(fā)展
    破碎腔的形狀和尺寸應該滿足以下要求：第一，為防止機器超載和堵塞，在單位時間內(nèi)進入破碎腔的物料不應多于能夠破碎和排出的物料；第二，為了保證機器負荷均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、破碎板磨損均勻，物料要均勻地分布在破碎腔內(nèi)：第三，為了提高破碎效率，防止堵塞和過粉碎現(xiàn)象，破碎后的物料應能暢通地從破碎腔內(nèi)排出；笫四，為了保證產(chǎn)品的細度和形狀是立方體，細碎型的破碎機，破碎腔的下部應有平行區(qū)。
    隨著破碎過程數(shù)學模型的建立，精確描述破碎過程也成為現(xiàn)實。1948年B.Epstin首先用統(tǒng)計學原理來研究物科的破碎規(guī)律，1956年S.R.Broadent及T.G.Callcatt等提出破碎的矩陣模型；1977年AJ.Lynch的進一步分析粉碎過程的矩陣模型等。加t計算機的普及，建立符合顎式破碎機實際操作的模型并進行數(shù)值計算也已成為可能，為進一步的仿真，優(yōu)化設(shè)計提供了基礎(chǔ)。
    例如考察常規(guī)待破碎物料在復擺顎式破碎機破碎腔內(nèi)的實際流動狀況時，必須充分考慮動顎復雜擺動特性。當動顎板齒面某段由閉合極限位置回到開啟的極限位置這個過程中，處于此段的物料流動狀態(tài)是否一定為下落，是與緊相鄰的靠卜-段和靠下一段動顎運動狀態(tài)及破碎物科的狀態(tài)有關(guān)。而動顎板齒面某段從開啟極限位置運動到閉合極限位置時，處于此段的物料主要處于被擠壓破碎狀態(tài)，其擠壓破碎程度亦與緊相鄰的靠上一段和靠下一段動顎運動狀態(tài)及破碎物料的狀態(tài)有關(guān)。由此破碎物料被逐漸破碎和流動，最后排出。在考慮破碎物料在破碎腔內(nèi)受力、流動以及破碎齒面目上各點的運動等特性基礎(chǔ)上，所設(shè)計出的破碎腔按固定顎板與動顎板的形狀可以分為：“直線一直線”型，“曲、直線一曲、直線”型，“曲、直線一直線”型，“直線一區(qū)、直線”型等。腔型的優(yōu)化設(shè)計可以采用分層優(yōu)化法，及各個破碎層分別優(yōu)化。多層綜合優(yōu)化法可以避免分層優(yōu)化的缺點。當然，可以結(jié)合兩種方法，先用多層優(yōu)化法求得排料層的優(yōu)化后的定、動顎傾角，然后進行分層優(yōu)化。
    隨著精確描述破碎過程的數(shù)學模型的建立，破碎腔的設(shè)計逐步趨向于高深腔方向發(fā)展，堵塞現(xiàn)象逐步得到改善，甚至可以設(shè)計出完全克服無堵塞式破碎腔形。
3、計算機輔助設(shè)計與顎式破碎機的自動化設(shè)計的結(jié)合
    隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，也開發(fā)出了一些顎式破碎機的CAD系統(tǒng)。二維CAD基本上實現(xiàn)了破碎機設(shè)計、優(yōu)化、繪圖的自動化，但要用二維的視圖來表示三維的物體。目前，借助于一些大型的三維繪圖軟件，已經(jīng)實現(xiàn)三維實體模型的設(shè)計。
    二維CAD系統(tǒng)主要包括設(shè)計計算部分和自動繪圖部分。程序的設(shè)計主要采用模塊化思路，一般包含有機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模塊，運動學、動力學仿真模塊，工作參數(shù)、主要零件的強度分析，有限元設(shè)計、繪圖等模塊通過主程序段的不同調(diào)用方式，各子模塊可以按順序執(zhí)行，通過公用變量完成數(shù)據(jù)的交換和傳遞。也可以調(diào)用單獨的任一模塊，人為地給定輸入。由于顎式破碎機的設(shè)計以成為成熟的產(chǎn)品設(shè)計，屬于變參數(shù)型設(shè)計，即新的設(shè)計對象與原有的基本類型設(shè)計相同或相近，主要的差異在于各部分的尺寸參數(shù)，繪圖模塊借助如AUTOCAD等軟件，實現(xiàn)了參數(shù)化自動繪圖。
    三維模型設(shè)計是以三維零件、部件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的三維圖形設(shè)汁。在三維模型的基礎(chǔ)卜可以進行裝配，干涉檢查，有限元分析，運動分析等高級的計算機輔助工作。利用三維的繪圖軟件，顎式破碎機的設(shè)計與制造過程從單一的平面圖轉(zhuǎn)變成可視化的三維動態(tài)圖形，從而使得CAD形象化，可視化，更接近生產(chǎn)實際，可以直觀地檢查產(chǎn)品工作過程中的相對運動，及干涉原因等，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計制造周期，達到了高教、快速、敏捷和一次試制成功的日的，有效地降低了設(shè)計制造成本。為進一步的CAD和CAM的結(jié)合奠定了基礎(chǔ)。三維實體模型設(shè)計將逐步取代兩維的設(shè)計，成為顎式破碎機設(shè)計發(fā)展的趨向。
    總之，就目前而言，我國顎式破碎機的設(shè)計在質(zhì)量和性能方面與國外的先進水平還有很大的差距。就同樣的機型相比，機器的重量要比我國的小很多，說明其設(shè)計與制造的綜合水平比我國高的多。此外，機器的軸承小但壽命長；在耐磨材料，熱處理工藝等方面也有不小的差距。提高我國的制造技術(shù)關(guān)鍵在于消化，吸收國外進口的產(chǎn)品，自己的研究開發(fā)單位要重視具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計開發(fā)，提高配套產(chǎn)品在內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量，迎頭趕上國際先進水平。