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机械专业英语
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机械专业英语课文翻译大学
导语:
“
翻
”
是指的这两种语言的转换,即先把一句甲语转换为一
句乙语,然后再把一句乙语转换为甲语;
“
译<
/p>
”
是指这两种语言转换的
过程,把甲语转
换成乙语,
在译成当地语言的文字中,进而明白乙语
的含义。以
下是机械专业英语课文翻译,希望大家喜欢!
机械专业英语课文翻译
Lesson 2
力和力的作用效果
p>
任何机器或机构的研究表明每一种机构都是由许多可动的零件
组成。
这些零件从规定的运动转变到期望的运动。另一方面,这些机
器完成工作。当由施力引起
的运动时,机器就开始工作了。所以,力
和机器的研究涉及在一个物体上的力和力的作用
效果。
力是推力或者拉力。力的作用效果要么是改变物体的形状或者
运动,
要么阻止其他的力发生改变。
每
一种力在它施加的零件上都会
产生压力。
通过人使用力臂的作用
或者通过带有机械运动的机器,
就
产生了力的作用。
力在发生物理或者化学的改变,重力,或者在运动中改变时就
产生了。当力的作用是朝物体外延伸的,被称为拉力。在承受拉力的
时候时被称为处于拉力状态。
力也可以使物体缩短或者挤压。
这样的
力称为压力。
或者由于力对
物体进行扭转,所以再一种力被称为扭
转力或扭矩。
还有另一种
力是剪切力,
它看起来可以使材料互相之间
发生层或者分子发生
滑动或者滑落。
每一种力可以单独作用,也可以组
合作用。例如,一个向下的
力作用在一根垂直的钢梁上,压向此梁。如果此梁是水平放置
的,那
么负载作用在中间,梁的底部由于向外延伸,受到拉力。同时,梁的
上部受到压力。
如果挤压和拉伸的力足够大,
使材料
的层发生相互滑
动,剪切力就产生了。
p>
几个力作用的另外一个例子是在车床上对一个零件进行车削加
工。<
/p>
随着工件的旋转和刀具靠近工件的移动,
切削刃的楔入作用产生<
/p>
一个剪切力。
这个力使得金属看起来像以切屑的形式从工件上流出
来
一样。
如果一个工件被安装在车床的两个顶尖之间,
顶尖对工件施加
一个压力。
车床夹头驱动工件产
生剪切力。
作用在刀具的压力产生拉
力和压力,同时还有剪切力
。
在砂轮上离心力的作用受到相当的关注。那就是,在轮上,包
含研磨剂颗粒的粘合剂离心力必须比以高速飞转的轮子旋转起来的
力要更有力。为此,在制造厂,砂轮的速度不能超过安全面速度的额
定极限。
离心力随着速度的增加而增加,
其他的通过离心铸造离心力
的原理通常用在离心力种类的机床设计中。
一些离心力用来分力化学
物质,法在金属中分离杂质。离心力的原理也用在普通的装置中,比
如衣
服甩干机和控制马达转速和加速移动的设备中。
向心力
使物体做圆周轨迹运动。这个运动是由不停的利用朝圆
心的方向的拉力产生的。
在其他的工件中,
抗离心力的内部的力称为
向心
力。
以不断变化的速度旋转的物体的向心力产生一个加速度,
这
个加速度指向圆心,和离心力的方向相同或者相反。
p>
原料用在快速移动机器零件和机构的结构上,必须足够的有力,
可以
提供所要的向心力来保持零件做圆周轨迹。
同时,
材料必须能承
受使零件分开的离心力的作用。
运动和
影响运动的基本规律是非常重要的要考虑的事情,因为
这些原理的很多用途通过机械设备
可以生产产品。
主要的两种机械运
动:圆周运动和直线运动。<
/p>
这些术语表明圆周运动时圆形的,在圆心
四周运动,
而直线运动是笔直的直线的运动。
对于圆周运动或者直线
运动,
随着增加机械的设备,
来形成其他形式的运动是有这
种可能的,
例如,间歇运动和交替运动。
p>
圆周运动。一般的传输运动时圆周运动。产生这种类型的运动
可以使
用手工刀具和动力刀具。钻孔、在车床上车削零件、铣平面、
驱动发电机或风扇的皮带都
需要回转运动。
直线运动。车上刀具的进给,在电
动锯上切屑钢条,或者在刨
床上刨平面,
都是用直线或者直线运
动来生产产品的工作。
千分尺的
螺杆和螺帽中的螺纹是把运动方
向从转动变为直线的另外一些应用
实例。
谐振运动和间歇运动。任何简单的震动,例如,摆的下端有
规律的往复运动是简谐运
动。
然而,
很多制造的过程要求间歇或者不
规律的运动。
例如,
动力锯的快速回程或者牛头刨床滑枕就
是最好的
例子,因为在回程中没有进行切削。因此,随着在回程节约更多的时
间,加工产品的刀具就能节约成本了。
圆周运
动和直线可得到的运动组合是无限的,因为零件的种类
很多,比如齿轮、凸轮、滑轮、螺
钉、连杆和皮带,都能在多种装置
中组合起来。
Lesson 3
工程力学概述
p>
看一下我们周围,这个世界充满了物质:机器、设备、工具;
我们设
计、建造和使用这些物质;这些物质由木头、金属、陶瓷和塑
料制成。
< br>我们从经验中获知,
有些事物要比其他的好;
他们经久耐
用,
花费低,更加安静,看起来更好,或者更便于使用。
p>
然而,在理想的情况下,每一件产品都是设计人员根据其某些
“
p>
功能
”
要求的理解而设计出来的,也就是说
,在设计过程中,应该回
答这样的问题,即
“
< br>它应该具有哪些确切的功能?
”
在工程领域里,例
如重量、
惯性、
压力的作用,
通常主要的功能是承受一些种类的载荷。
从家里的房梁到飞机的机翼,
材料、
尺寸和连接件必须有一个恰当的
组合,<
/p>
使生产出来的设备能可靠地实现功能,
因为合理的成本超过适
p>
度的使用期限。
实际中,工程力学的方法通常用在两个比较不同的方面:
p>
(
1
)任何新设备的研发过程,对结构、尺
寸、材料、载荷,耐
久性、安全和成本都需要一个交互的、反复的考虑过程。
(
2
)当一
个装置意外地失效后,通常需要进行研究,找出失效
的原因和确定可能的改正措施。
p>
对于大部分的工程师,以上的两个
过程能
完全地检验,更不用说,偶尔获利。
对于任
何实际的问题,总是缺乏足够完整和有用的信息。我们
很少准确地知道实际载荷的和工作
状(然而)我们所做的整个态,因
此,
所作的分析工作也很少是
精确的。
尽管我们的数学分析可能是精
确的,
< br>分析通常只能是近似估算而已,
并且得到的结论是因人而异的。
< br>在工程力学的研究中,
很多问题都被理想化,
为了得到一
个唯一的结
论,但是,我们要认识到现实生活中远远不是那样理想化的,然而,
为了得到一个结论,你通常需要做出一些理想化的假设。
p>
在技术领域我们所考虑的一般被称作
“
静力
学
”
和
“
材料
力学
”
,
“
静
力学
”
涉及的研究是力作用在
“
材料力学
”
涉及的是这些力对结构
的作用(变形,负载极限等)
。
静止的设备上
,然而,实际上很多<
/p>
的设备并不是静止的,如果把与动力学相关的外负载一起考虑进去,
(那么)
静力学发展的理论也可以完美应用到动力学中。
不管
什么时
候,
当动态力与静载荷之间只存在很小的关联时,
这个系统通常被认
为是处于静态的。
p>
在工程力学中,我们非常重视与实际问题本质有关的各种类型
的近似
方法:
首要的,我们假定要讨论的东西处于平衡,也就是说,没有加
速度。然而,如果我们仔细观察,就可以发现任何东西都是处于加速
状态中的。
我们会认为许多设备组成是无重量的,
但它们的
确是有重
量的。
我们会处理一些作用在质点上的力,
但所有的力都是作用在一
定的受力面上的。
我们会
认为某些零件是刚性的,
但是所有的物体在
载荷下都会发生变形
。
我们会做出很多明显错误的假设。但是这些假设会使得问题变
得更简单,
更容易处理。
你会发现我们
的目标是在不严重影响试验结
果的前提下,做尽可能多的假设来使问题简化。
一般来说,没有明确的方法决定怎样才能完整地或者精确地解
决某个问题:
如果我们的分析做得过于简单,
< br>我们可能会得不到某个
适当的答案;
如果我们的分析过于
细枝末节,
我们可能会得不到任何
答案。以一个相对简单的分析
入手,然后再增加更多的细节,最后得
到一个实用的结论,这种做法通常是更可取的。<
/p>
在过去的二十年里,在实用性方面有了极大的提高,因为我们
有了大量计算机化的方法来解决以前不能解决的问题,
在以前要
解决
这些问题需要过多的时间。
与此同时,
计算机的成本和使用成本正以
数量级在减少。我们正经历一个
“
个人电脑
”
大量涌入校园,家庭,
和
商业的时代。
Lesson 4
轴和联轴器
实际上
,几乎所有的机器中都装有轴。轴的最常见的形状是圆
形的,横截面可以是实心的,或者
是空心的(空心轴可以减少重量)
。
有时候也会使用方轴,例如
,螺丝起子的头部,套筒扳手和控制旋钮
的杆。
p>
为了在传递扭矩时不发生过载,轴应该具有适当的抗扭强度。
轴还应
该具有足够的抗扭刚度,
以使在同一个轴上的两个传动零件之
间
的相对转角不会过大。
一般来说,
在长度等于轴的直径的
20
倍时,
轴的扭转角不应该超过
1°
。
轴安装
在轴承中,通过齿轮、皮带轮、凸轮和离合器等零件传
递动力。通过这些零件传来的力可
能会使轴发生弯曲变形。因此,轴
应该有足够的刚度以防止支撑轴承受力过大。
总而言之,
在两个轴承
支撑之间,轴在每英尺长
度上的弯曲变形不应该超过
0.01
英寸。
此外,轴还必须能够承受弯矩和扭矩的组合作用。因此,要考
虑
扭矩和弯矩的当量载荷。
因为扭矩和弯矩会产生交变应力,
在许
用
应力中也应该有一个考虑疲劳现象的安全系数。
p>
直径小于
3
英寸的轴可以采用含碳量大约为
0.4%
的冷轧钢,直
径在
3-5
英寸之间的周可以采用冷轧钢或锻造毛坯。
当轴的直径大于
5
英寸时,
则要采用锻
造毛坯,
然后经过机械加工达到所要求的尺寸。
轻载时,广泛采
用塑料油。
由于塑料是电的不良导体,在电器中采用
塑料比较安
全。
齿轮和皮带轮等零件通过键连接在轴上。在键及轴上与之相对
应的键槽的设计中,必须进行认真的计算。例如,轴上的键槽会引起
应力集中,
由于键槽的存在会使轴的横截面积减少,
会进一
步减弱轴
的强度。
如果轴
以临界速度转动,将会发生强烈的振动,可能会毁坏整
台机器。
知道这些临界速度的大小是很重要的,
因为这样可以避开它。
一
般凭经验来说,工作速度与临界速度之间至少应该相差
20%
。
许多轴需要三个或更多的轴承来支撑,这就意味着它是一个超
静定问题。材料力学教科书中介绍求解这类问题的方法。但是,设计
工作应该与特定场合的经济型相符合。
例如,
需要一根由三
个或更多
个轴承来支撑的主传动轴,
可以对力矩做出保守的假定
,
按照静定轴
对其进行设计,
其成本可
能会更低一些。
由于轴的尺寸增大所增加的
成本可能会比进行复
杂。
精细的设计分析工作所多花费的成本要低一
些。
轴的设计工作中的另一个重要方面是一根轴与另一根轴之间的
直接连接方法。这是由刚性或者弹性联轴器来实现的。
p>
联轴器是用来把相邻的两个轴端连接起来的装置。在机械结构
中,<
/p>
联轴器被用来实现相邻的两根转轴之间的半永久性连接。
在机器<
/p>
的正常使用期间内,这种连接一般不必拆开,在这种意义上,可以说
联轴器的连接是永久性的。
但是在紧急情况下,
或者在需要更
换已磨
损的零件时,可以先把联轴器拆开,然后再连接上。
p>
联轴器有几种类型,它们的特性随其用途而定。如果制造工厂
中或者
船舶的螺旋桨需要一根特别长的轴,
可以采用分段的方式将其
制
造出来,
然后采用刚性联轴器将各段连接起来。
一种常用的联轴
器
是由两个配对的法兰盘组成,
这两个法兰盘借助靠键传动的轴
套连接
到相邻两节轴的两端,然后用螺栓穿过法兰连接起来形成刚性接头。
相互连接的两根轴通常是靠法兰面上的槽口来对准的。
p>
在把属于不同的设备(如一个电动机和一个变速箱)的轴连接
起来的
时候,
要把这些轴精确地对准是比较困难的,
此时可以采用弹<
/p>
性联轴器。
这种联轴器连接轴的方式可以把由于被连接的轴之间的
轴
线的不重合所造成的有害影响减少到最低程度。
弹性联轴器也
允许被
连接的轴在它们各自的载荷系统作用下产生偏斜或在轴线方向自由
移动(浮动)而不致产生相互干扰。弹性联轴器也可以用来减轻从一
根轴传到另
一根轴上的冲击载荷和振动的强度。
Lesson 5
轴和相关零件
轴通常
是指旋转的和传递动力的相对比较长的零件,它属于轮
的一部分。一个或多个诸如齿轮,
链轮,皮带轮和凸轮等类的构件通
常借助于销,键,花键,卡环或其他装置连接到轴上。
后面提到的这
些构件在本篇课文中被称为
”
相关零件
”
,还有联轴器和万向节,它们
< br>被用来实现轴与动力源或与载荷之间的连接。
轴可以
不是圆形,并且它也不一定是旋转的。轴可以是静止的,
用来支撑一个旋转的构件,比如
:在汽车上用来支撑从动轮的短轴。
支撑惰轮的轴可以是旋转的或者是静止的,
这取决于与轴配合或是由
轴支撑的齿轮是否经过轴承。
< br>
很显然,轴将承受轴向,弯曲,扭转等载荷的各种组合的作用
。
而且,这些载荷可能是静态的,也可。并且能是波动的。典型的,一
< br>根旋转轴传递能量要承受一个不变的扭矩
(产生一个大小恒定的扭转
应力)还承受一个扭转歪曲载荷(产生一个交替歪曲应力)
。
为了满足强度条件,轴的设计必须保证其偏转在可接受的极限
范围内。
过多的轴横向偏转会阻碍齿轮的运转并且引起令人不快
的噪
声。
相关的角度偏转会对非自定心轴承造成破坏性损伤
p>
(不管是平动
或滚动轴承)
。扭矩偏转会影
响凸轮或齿轮驱动机制的精度。此外,
柔性(横向的或扭转的)越大,则相应的临界转速
就越低。
有时一些零件如齿轮和凸轮是与轴
造成一个整体,但更多的这
类零件(包括滑轮和链轮)是单独制造的,然后安装到轴上。
被安装
零件与轴接触的部分叫轮毂。轴上轮毂的附件可以通过许多方法制
造。
一个齿轮可以用轴肩和垫圈进行轴向固定,
并通过
键来传递扭矩。
与键配合的轴上的凸槽和轴毂叫键槽。
p>
一种更简单的固定方式,它传递相对比较轻的载荷是通过销进
行的。
销提供了一种相对比较经济的传输轴向载荷和周向载荷的方
式。
p>
轴向定位和轮毂限位以及轴承在轴上的安装是通过定位环来实
现的,
它通常叫做卡环。卡环需要在轴上开凸槽,而凸槽会削弱轴的
承受能力,但如果凸槽开在
应力较小的地方,这就不是不利的。
可能最
简单的轮毂与轴之间的固定是借助于过盈配合来实现
的。
毂孔只
是比轴的直径小一点,
安装是通过对轮毂施压或使其热膨
胀来完
成的,
有时也通过收缩轴来完成安装,
就如同干冰一样
---
在温
度达到平衡之前完成组装。有时候也
把定位销和过盈配合一起使用。
最好的传递扭矩的方式是借助于在
轴和轮毂上加工出来的相对
应的花键来实现的。
花键和普通平键
都可以保证轮毂和轴一起滑向轴
心。
旋转的
轴,尤其是那些高速运转的轴,它们必须设计成避免在
极限速度下工作。
这通常意味着要保证足够的横向刚度使得轴工作时
转速可以明显高于最低临界速
度。
考虑到横向振动和临界速度,制造以及运行的现实考量是旋转
系统的质心永远不可能与其旋转中心重合。
因此随着轴的旋转速
度增
加,
作用在质心的离心力将会增加弯曲轴的趋势。
在轴的最低临界
(或
额定)速度下,
离心力与轴的弹力处于平衡状态,而此时轴处于一个
适当的变形状态。在临
界速度下,此时平衡
理论要求用一个无限中心来代替质
心。阻尼使平衡会出现一个
有限质心。
然而,
< br>这一质心替代所产生的影响通常会大得使这根轴折
断。
在
临界速度之上的足够大的转速可以得到质心向旋转中心移动的
结果,得出一个令人满意的
平衡位置。在一些特殊情况下(如一些高
速涡轮机)
,通过快速
经过临界速度(却没有足够的时间使得轴达到
一个变形平衡)
,
然后工作在临界速度之上的方法可以得到令人满意
的运行结果。
一些应该牢记的基本原则是:
1.
度。
2.
尽可
能使必要的应力集中源远离轴上承受较高应力的区域。
可
考虑采
用局部表面强化工艺
(诸轴越短越好,
并且使轴承靠近外载荷。
如此便可以减少变形和弯矩,
并且提升轴的最大临界速如喷丸强
化和
常温滚压)
。
3.
用廉价钢材来制造挠度临界轴,因为所有的钢材都具有相
同
弹性模量。
当重量是最重要的因素情况下,可以考虑中空的轴。
p>
轴的最大允许挠度通常是由临界速度,齿轮或者轴承相关要求
决定的
。
临界速度的要求会随着具体的应用发生很大的改变。
齿轮和<
/p>
轴承的运行时随着齿轮或者轴承的设计以及应用发生改变,
但是以
下
内容可以用作一般性指导:
1.
0.03°
在滑动轴承中,轴(轴颈)的偏转必须小于油膜厚度。
2.
如果没有采用调心轴承,
轴在球轴
承或滚子轴承中的角度偏转
通常不能超过
0.04°
。
3.
轴的
偏转不应造成相互啮合的齿轮轮齿间间隙超过
0.13mm
,<
/p>
也不应造成齿轮轴心倾斜变化超过
Lesson 6
皮带、离合器、制动器和链条
皮带、
离合器、制动器和链条是利用摩擦作用在机器组成上的
一个例子,
皮带提供一种方便的方式,
用来传递从一根轴到另一根轴
上的
动力。通常,
有必要使皮带降低马达高速旋转的速度,来降低机
械设备所需的花费。
当轴需要经常连接和拆开的时候,
就需要用
到离
合器。
制动的作用使机械能转化为热量。
< br>摩擦设备的设计取决于必须
用到的摩擦系数值的不确定性。
链轮在平行轴之间传递动力能提供一
个方便和有效的方式。
p>
人造纤维和橡胶
V
带广泛用来进行动力传送
。
V
带有两种系列:
标准
V
带和高负荷
V
带。带的其
他种类可用于动力传递的目的。同
步带上的齿可以使轴与轴之间实现完全同步。
当设计
V
带
驱动的时候,计算两种或三种带和带轮的不同布局
所带来的费用差异,
< br>用来确定哪种布局所花费用最少,
这种方法是一
个很好的
方案。各种
V
带制造厂的目录包含很多有用的信息。
V
带在动力传递领域中是一个很重要
的组成。经过各种制造厂
不断的改进提高,
需要时不时修正负荷
的数值。
通常设计师被当前广
告的印刷品所影响,
尤其是他想期望使用的带的牌子。
要考虑前述的
发展
,方法是显示比如通过弯曲、离心力作用和动力传递,如何影响
带的疲劳寿命。
离合器是一个用来使从动轴与位于同一轴线上的主动轴进行快
速和顺利的连接或脱开的装置。
离合器通常放置在到机器的输入
轴和
从驱动电动机的输出轴之间,为启动和停止机器提供一个方便的方
< br>式,而且允许启动马达或发动机以空载运行。
电动机
里的轮子有转动惯性,需要扭矩,使电动机从启动运行
到正常工作的速度。
如果电动机的轴与具有很大转动惯量的负载刚性
地连接在一起,
当合上开关使电动机突然启动时,
有可能在电动机没
有来得及足够的扭矩,
使电动机轴达到应有的转速之前,
电动机
内的
线圈就会因为过大的电流而被烧毁。
在电动机和负载轴之间
的离合器
限制电动机启动扭矩只是用来加速轮子和离合器的零件。
在一些机床
上,通过离合器,
能很方便地驱动电动机不停地运
转和启动、停止机
床。
制动器
和离合器很相似,除了其中一根轴被固定的元件所代替。
制动器的功能就是吸收能量(那
就是,把动能和势能转化为摩擦热)
和在没有破坏的持续高温下散热。
< br>离合器也可以吸收能量和散热,
但
以低速率进行。使用制
动器(或离合器)地方通常持续一个周期,做
好快速散热到周围空气的准备。
对于间歇的操作,
零件的热容量能存
储更多的热量
,
然后经过很长的周期散热。
设计制动器和离合器的零
件必须避免这种要不得的热量压力和热量的扭曲。
p>
在摩擦面之间单位面积上所产生热的速率等于正压力,摩擦系
数和摩
擦速度三者的乘积。
制动和制动材料的里料制造商引导化验和
累
积经验,以便他们能达到
PV
实验上的数值(正常压力次数和摩
擦
速度)
,和在摩擦表面的单位面积动力,摩擦表面是适当明确
了制动
的设计,制动材料的里料和服务情况的类型。
p>
链传动集中了皮带和齿轮驱动的一些优点。对于任意实际轴的
距离,
链传动能提供任意速率。
他们超过齿轮主要的优势是链传动能<
/p>
以任意中心距来工作。和带传动相比较,链传动的优点是强制(无滑
动)传动,因此具有更大的传递动的能力。另一个优点是单条的链传
动,以不同的速度
,甚至能同步运动,不但能驱动两根轴,而且能驱
动多根轴。主要应用在输送带系统、农
业机械设备、纺织机械和摩托
车。
最简单
的链传动的形式,包括两个任意大小的链轮和一个链环。
带有外部齿形的链轮以便它们能
安装到驱动链上。齿形有很多齿组
成。在最近的汽车应用领域里,通过修改齿的形状和<
/p>
/
或大小来降低
噪音。
< br>
链传动可以应用在一定精确的范围内,从优质链传动到普通链
传动的范围内。普通链的成本低,主要用于额定功率在
40KW
以下
的非关键性的传动中。
与之相反,
优质链传动被设计用于高速和传递
大功率的场合。
Lesson 7
紧固件和弹簧
p>
紧固件是将一个零件与另一个零件连接的零件。因此,几乎所
有的设
计都要用到紧固件。
人们对任何产品的满意程度不仅取决于所
选
的零件,
还取决于它们连接的方式。
紧固件为产品设计提供以下
特
征:
(
1
)
p>
为检查和维修提供拆卸的方便为由很多组件组成的组合
设计提供方便
。
(
2
)组合设计有助于制造和运输。
紧固件有
3
种主要分类,如下所示:
(
1
)可拆式的。采用这
种紧固件连接的零件很容易被拆开,
而且不会对紧固件造成损伤。
例
如普通的螺栓螺母连
接。
(
2
)半永
久式的。采用这种紧固件连接的零件虽然被拆开,但
是已经对紧固件产生一定的损坏。例
如开口销。
(
3
p>
)永久式的。当使用这种紧固件时,永远都不能拆开。例如
铆钉和焊
接。
对于一个特定的应用,选择紧固件时需要考虑以下的因素:
主
要的功能、外观。
大量的小型紧固件和小量的大型紧固件的确定(如螺栓)
操作
环境,比如振动,负载和温度
拆卸的频率
零件位置的可调性
连接
件的材料类型
紧固件失效和松动的后果。
通过复
杂的产品,都可以意识到紧固件的重要程度。例如在汽
车,
是由
成千上万的零件连接在一起得到一辆汽车的。
单个紧固件的
失效
或松落都能导致简单的障碍,
例如门发出咔吱响或者严重的故障
例如车轮脱落。在特定应用场合,选择紧固件的类型时,需要考虑到
这些可能性。
在外载荷作用下,弹簧是一个能产生相对大的弹性变形的机械
零件。指出变形和负载成正比关系的胡克定律表明了弹簧的基本性
能。然而,一些弹簧在负载和变形之间不是成正比的关系的。弹簧的
重要性和应用如下
所述:
(
1
)控制
机构运动。这类应用占弹簧应用的主要部分,如在离
合器和制动器中起操纵力的作用。<
/p>
弹簧也用来保持凸轮和从动件的连
接。
p>
(
2
)
缓冲和减振
。
这类应用包括汽车悬架系统弹簧和缓冲弹簧。
p>
(
3
)储存能量。这类应用于钟、摄像机和
割草机。很多停车计
费使用弹簧装置来实现计时功能。
p>
(
4
)测量力的大小。用来称重量是最普遍
的用途。
大部分的弹簧用钢制造,但是也有
用硅青铜,黄铜和铜铍合金
制造而成。
弹簧通常由专业从事生产
的厂家完成。
圆柱螺旋弹簧是最
常用的一种;扭杆和板弹簧也经
常应用。对于圆柱螺旋弹簧,如果弹
簧丝直径小于
8mm
,通常用冷拔钢丝或者由回火钢丝通过冷卷法制
成。如果弹簧丝直径较
大,采用热轧钢筋卷制弹簧。
选择弹簧,尤其是遇到重载、高温
、需要承受交变应力或者需
要具有抗腐蚀性的时候,
应该向弹簧
制造厂家进行咨询。
为了正确选
择弹簧,应该对弹簧的各种使用
要求,包括空间限制进行全面研究。
有许多不同种类的专用弹簧可以满足一些特殊要求或
用途。
Lesson 8
螺纹连接件
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螺纹连接件起着定位、夹紧、调整和从一个机器零件向另一个
传递力
的作用。
螺纹连接件是标准化,
通常在大规模设计机器中使用。
不管其他连接方法的改进,
螺纹紧固件在设计中保持了基本的装
配方
法和机器的结构。
为了达到效果,
每一个应用需要合适的设计和安装,
因为单一紧固件的失效带来破坏性,甚至是灾难性的
。所以,工程师
必须选择合规格的连接件的类型和大小,这样能适合即将到来的应
用。
通过在另一个方向上(切向)作用
的小规模的力,螺纹连接件
能有效运用和保持在一个方向上(轴向)
多个力的作用。所有这些都是基于单头螺纹螺钉的,它是一个
简
单机械,
可以在最小的空间内产生很大的机械效益,
而且在理论
上
是自锁的。然而,
有效的使用需要另外两个简单的机构的帮助
:杠杆
和轮轴机构。扳手就是一个基本的杠杆;螺丝刀是一个轮轴机构。
螺纹连接件基本上是小型,高拉力的零件。螺纹是螺旋状的隆
起物,
在圆柱体的表面通过切削和冷成型形成一个槽,
所以加工出螺
钉,螺栓和双头螺柱。当加工出个别在形状上对称,圆柱体
内表面形
成的螺纹,
称为螺母。
内外螺
纹配合是所有的螺纹连接件装配的关键。
旋转运动的螺母安装在静止的螺钉上,
首先沿着螺钉传递一个轴向的
运动、
当遇到的阻
力的时候,
螺纹要求通过楔作用,
产生一个轴向力。
随着轴向力的增加,更多的旋转要求增加更多的努力(扭矩)
。所以,
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连接时很紧凑的,
除非受到外部的影响,
比
如振动或者气温变化超过
了初期的条件。
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统一标准螺纹有三个基本系列的直径
—
螺距
组合。对于普通的
装配使用,
在振动不影响和需要经常拆卸的地
方,
粗牙系列是应用最
广泛和推荐使用的。
统一标准细牙螺纹在强度上有所提高,
而且更适
用于那些要
求精密调整的场合。
这个系列通常用在飞机的装配中。
因
为螺纹很小,在高载荷应用里,螺母的设计非常重要以防螺纹滑扣。
统
一标准超细牙螺纹应用在那些和外螺纹配合的地方,
是薄壁的一个
部分。这类螺纹更能抵抗振动,而且能提供更精密调整。
统一标
准螺纹在图样,材料清单等标注,用一个简化的符号包
括大小、螺纹的系列,配合级别和
内外螺纹符号(
A
是外螺纹,
B
是
内螺纹)
,
还有螺
纹的旋向。
例如,
符号
1-
20UNC -2A
–
RH 4
标
注带
有外螺纹的零件,零件具有
1
英寸
的直径,每英寸有
20
个螺纹、公
差等
级
2
级和右旋的统一粗牙
43-
16UNC -2B
–
LH 4
螺
纹。
通常,
右
旋可以省略,因为它是标
准的。另一个例子符号为内螺纹,左旋,有
基本主要的
3
英寸的直径,
没英寸长度上有
16
个统一细牙螺纹。
4ISO
标准包括多种直径
-
螺距的组合,但是美国标准就只指定了
一种直径
-
螺距系列。
用毫米表示的大
径基本尺寸的数字跟在公制螺纹用字母
M
表示的后面,后面继续
跟着毫米为单位的螺距,用符号
×
分隔。例如
< br>M4×
0.7
表示,一个公制螺纹的大径基本尺寸为
p>
4
毫米,螺距
0.7
毫
米。
大部分的螺钉连接件都是可拉伸的
零件,容易受弯曲载荷的影
响。
垫片经常被与螺纹紧固件一同使
用,
为螺母和螺栓头提供更好的
支撑面,
为支撑面提供更大的间隙孔或者槽,
把负荷分布在一个大的
面
积内,防止在装配过程中损坏零件,改进扭矩
-
拉力的比例(通
过
减少摩擦力)
,通过弹簧的作用在某些情况下锁紧。平垫圈很
薄,环
形的圆盘,主要用来在支撑面和负载分布,没有锁紧的能力。锥形弹
簧圈是由淬火后
又经过回火处理的钢制成的,它的
形状稍微有一点像碟子。当
螺杆太紧圆锥垫圈发生变形,
由于热
涨或者由于垫圈的压缩,
用弹簧
可以补偿在螺杆拉力作用下的变
形。
弹簧垫圈基本上是单圈螺旋形弹
簧,在负载作用下变平。弹
簧的作用能促进螺杆负载的维持,通过咬
入支撑面上,
分开的边
缘提供一些锁定的作用。
这些有锁定功能的垫
圈一般由淬火钢制
成。
螺纹连接件通常由于疲劳失效:所以,碳钢和碳合金通常作为
螺纹连接件材料。
对用于统一标准和公制螺纹连接件的材料,<
/p>
美国材
料试验学会和美国汽车工程学会建立了标准。
美国汽车工程学会标准
把材料划分等级,
必须要满足
最小拉力强度,
试验载荷和结构和加工
要求。另外,美国汽车工
程学会的等级被分级系统所认可,能在螺杆
端部找到。
美国汽车
工程学会等级标准需要符合大量不同的钢。
这样,
紧固件生产厂
家可以在一定的范围内选择最适合他们特定的生产设
备的材料。
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除碳钢之外,在抗腐蚀的地方能用很多不锈钢合金来做螺纹连
接件。
由于经济的原因,虽然铁素体合金例如
430
经常使用,但是奥
氏体不锈钢,例如
304
和
316
具有更好的耐腐蚀性。镍基高温合金,
例如
蒙乃尔铜镍合金、
铬镍铁耐热耐腐蚀合金在高温,
抗腐蚀性的场
合也经常用作螺纹连接件。铝、青铜和黄铜也用作螺纹连接件。在腐
蚀性的环境里,
在强度要求不高的地方,
连接件用尼龙和其
他塑料来
做成,又适用有便宜。
Lesson 9
滚动轴承
对于球轴承和滚子轴承,一个机器
设计人员应该考虑下面五个
方面:
(
a
)寿命与载荷的关系;
(
b
)刚度,也就是在载荷作用下的变
形;
(
c
)摩擦;
(
d
)磨损;
(
e
)噪声
。对于中等载荷和转速,根据额
定载荷选择一个标准轴承,
通常
都可以保证其具有令人满意的工作性
能。当载荷较大时,轴承零件变形,尽管它通常小于
轴和其他与轴承
一起工作的零部件的变形,
将会变得重要起来。
在转速高的场合需要
有专门的冷却装置,
而这可能会增大摩擦阻力。
磨损主要是由于污染
物的进入引起
的,必须选用密封装置以防周围环境的不良影响。
因为大
批量生产这种方式决定了球轴承和滚子轴承不但质量
高,而且价格低,因而机器设计人员
的任务是选择而不是设计轴承。
滚动接触轴承通常是采用硬度约为
900HV
、整体淬火的钢来制造的。
但在许多
机构中不使用专门的套圈,而将相互作用的表面淬硬到大约<
/p>
600HV
。
滚动轴承由于在工作中会产
生高的应力,
其主要失效形式是
金属疲劳,
这一点并不奇怪,
目前正在进行大量的工作以求改进这种
轴
承的可靠性。轴承设计可以基于能够被人们所接受的寿命值来进
行。在轴承行业中,通常
将轴承的承载能力定义为这样的值,即所承
担的载荷小于这个值时,
一批轴承中将有
90%
的轴承具有超过一百万
转的寿命。
尽管球轴承和滚子轴承的基本设计
责任在轴承制造厂家,机器
设计人员必须对轴承所要完成的任务作出正确的评价,
不仅要考虑轴
承的选择,而且还要考虑轴承的正确安装条件。
轴承套圈与轴或轴承座的配合非常重要,因为它们之间的配合
不仅应该保证所需要的过盈量,
而且也应该保证轴承的内部间隙
。
不