機械設(shè)計制造及其自動化《專業(yè)英語》翻譯.doc

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2、應(yīng)力和應(yīng)變 在任何工程結(jié)構(gòu)中獨立的部件或構(gòu)件將承受來自于部件的使用狀況或工作的外部環(huán)境的外力作用。如果組件就處于平衡狀態(tài),由此而來的各種外力將會為零,但盡管如此,它們共同作用部件的載荷易于使部件變形同時在材料里面產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)力。 有很多不同負(fù)載可以應(yīng)用于構(gòu)件的方式。負(fù)荷根據(jù)相應(yīng)時間的不同可分為: (a)靜態(tài)負(fù)荷是一種在相對較短的時間內(nèi)逐步達(dá)到平衡的應(yīng)用載荷。 (b)持續(xù)負(fù)載是一種在很長一段時間為一個常數(shù)的載荷, 例如結(jié)構(gòu)的重量。這種類型的載荷以相同的方式作為一個靜態(tài)負(fù)荷; 然而,對一些材料與溫度和壓力的條件下,短時間的載荷和長時間的載荷抵抗失效的能力可能是不同的。 (c)沖擊載荷是一種快速載荷(一種能量載荷)。振動通常導(dǎo)致一個沖擊載荷, 一般平衡是不能建立的直到通過自然的阻尼力的作用使振動停止的時候。 (d)重復(fù)載荷是一種被應(yīng)用和去除千萬次的載荷。 (e)疲勞載荷或交變載荷是一種大小和設(shè)計隨時間不斷變化的載荷。 上面已經(jīng)提到，作用于物體的外力與在材料里面產(chǎn)生的相應(yīng)內(nèi)力平衡。因此,如果一個桿受到一個均勻的拉伸和壓縮，也就是說, 一個力,均勻分布于一截面,那么產(chǎn)生的內(nèi)力也均勻分布并且可以說桿是受到一個均勻的正常應(yīng)力,應(yīng)力被定義為 應(yīng)力==負(fù)載 P /壓力 A, 因此根據(jù)載荷的性質(zhì)應(yīng)力是可以壓縮或拉伸的,并被度量為牛頓每平方米或它的倍數(shù)。 如果一個桿受到軸向載荷，即是應(yīng)力，那么桿的長度會改變。如果桿的初始長度L和改變量△L已知，產(chǎn)生的應(yīng)力定義如下: 應(yīng)力==改變長△L /初始長 L 因此應(yīng)力是一個測量材料變形和無量綱的物理量 ,即它沒有單位;它只是兩個相同單位的物理量的比值。 一般來說,在實踐中,在荷載作用下材料的延伸是非常小的, 測量的應(yīng)力以*10-6的形式是方便的, 即微應(yīng)變, 使用的符號也相應(yīng)成為ue。 從某種意義上說，拉伸應(yīng)力與應(yīng)變被認(rèn)為是正的。壓縮應(yīng)力與應(yīng)變被認(rèn)為是負(fù)的。因此負(fù)應(yīng)力使長度減小。 當(dāng)負(fù)載移除時，如果材料回復(fù)到初始的，無負(fù)載時的尺寸時，我們就說它是具有彈性的。一特定形式的適用于大范圍的工程材料至少工程材料受載荷的大部分的彈性, 產(chǎn)生正比于負(fù)載的變形。由于載荷正比于載荷所產(chǎn)生的壓力并且變形正比于應(yīng)變, 這也說明,當(dāng)材料是彈性的時候, 應(yīng)力與應(yīng)變成正比。 因此胡克定律陳述, 應(yīng)力正比于應(yīng)變。 這定律服從于大部分鐵合金在特定的范圍內(nèi), 甚至以其合理的準(zhǔn)確性可以假定適用于其他工程材料比如混凝土，木材，非鐵合金。 當(dāng)一個材料是彈性的時候，當(dāng)載荷消除之后，任何負(fù)載所產(chǎn)生的變形可以完全恢復(fù),沒有永久的變形。 材料的彈性范圍即是適用于胡克定律的范圍，已經(jīng)表明, 應(yīng)力/應(yīng)變==常數(shù) 常數(shù)被賦予符號E，被稱為彈性模量或楊氏模量。因此 E =應(yīng)力/應(yīng)變 楊氏模量E一般認(rèn)為在拉伸和壓縮里是一樣的，大多數(shù)工程材料有一個高的數(shù)值。典型的，鋼的E = 200 * 109 N / m2,所以它將被觀察到,Eq.應(yīng)變通常是非常小的。 在最常見的工程應(yīng)用中應(yīng)變很少會超過0、1%。對任何材料，楊氏模量的實用價值,通常是提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的材料測試標(biāo)本。 4、工程機械概述 正如我們環(huán)顧四周，我們看到世界的“東西”：機器全，設(shè)備，工具;事情，我們已經(jīng)設(shè)計，建造和使用;木材，金屬，陶瓷制成的東西，和塑料。我們從經(jīng)驗知道，有些事情是比別人做得更好，他們?nèi)ツ旮L，成本更低，更安靜，看起來更好，或者更容易使用。理想的情況，但是， 每個這樣的項目已按設(shè)計一些“功能要求，”由設(shè)計者認(rèn)為，也就是說，它的設(shè)計，以回答這個問題，“究竟是什么職能應(yīng)是執(zhí)行？在工程世界”，頻繁的主要功能是如此的支持，由于一些裝載重量，慣性，壓力式， 從我們家中的光束，飛機的一個機翼等，必須對產(chǎn)品的材料，尺寸適當(dāng)?shù)娜诤希途o固件生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，將執(zhí)行一個較合理的成本合理的一生中其職能可靠。 在實踐中，工程力學(xué)方法用于在兩個完全不同的方式： 1.任何新設(shè)備的發(fā)展需要一個互動，形式，尺寸，材料，載荷，耐久性，安全性和cost. 2.迭代審議。當(dāng)一個設(shè)備出現(xiàn)故障，往往是要進(jìn)行一項研究，以查明故障原因，并找出潛在的糾正措施。我們最優(yōu)秀的設(shè)計往往演變的薄弱環(huán)節(jié)，通過逐步消除。 對許多工程師，上述過程都可以被證明是絕對精彩和愉快的，更不用提有利可圖。 在任何“真正”的問題從來就沒有足夠好的，有用的信息，我們很少知道實際的載荷和精確操作的任何條件，準(zhǔn)確的分析很少。雖然我們可以精確的數(shù)學(xué)，綜合分析，一般只是近似，不同技能的人可以得到不同的解決方案。在工程力學(xué)研究中，大多數(shù)問題都將得到充分的“理想化”允許獨特的解決方案，但應(yīng)該清楚，“現(xiàn)實世界”遠(yuǎn)不如理想，而且你通常會在命令必須執(zhí)行一些理想化獲得一個解決方案。 在技術(shù)領(lǐng)域中，我們將考慮的是通常稱為“靜”與“材料力學(xué)”，“靜”指的是對固定設(shè)備作用力學(xué)風(fēng)和“材料力學(xué)”指的是這些部隊在結(jié)構(gòu)上的影響。 盡管許多設(shè)備都沒有，事實上，靜態(tài)的，這里開發(fā)的方法是完全適用于動態(tài)的情況如果與動態(tài)相關(guān)聯(lián)的額外負(fù)荷，考慮。每當(dāng)動態(tài)勢力相對較小的靜態(tài)負(fù)荷，系統(tǒng)通常被認(rèn)為是靜態(tài)的。 在工程力學(xué)，我們贊賞逼近了在任何類型的固有的各種現(xiàn)實問題： 首先，我們將要討論的事情，這是在“均衡”，即沒有加速。但是，如果我們仔細(xì)觀察的話，一切都正在加速。我們會考慮很多構(gòu)件是“失重”，但是他們從來沒有的。我們將按照部隊的這種行為在一個“點”，但所有力量在一個區(qū)域的行為。我們會考慮的某些部分“剛性”，但所有機構(gòu)將在負(fù)荷下變形。 我們會作出這樣的假設(shè)顯然是錯誤的。但是，這些假設(shè)應(yīng)始終呈現(xiàn)的問題更容易，更容易處理。你會發(fā)現(xiàn)，他們的目標(biāo)是使盡可能多的簡化假設(shè)沒有嚴(yán)重退化的結(jié)果。 一般來說，沒有明確的方法來確定如何徹底，或如何精確地說，對待一個問題：如果我們的分析過于簡單，我們可能無法獲得相關(guān)的答案，如果我們的分析過于詳細(xì)，我們可能無法獲得任何答案。它通常是最好先從相對簡單的分析，然后添加更多的細(xì)節(jié)，因為需要得到實際的解決辦法。 在過去的二十年來，一直在為解決以往無法解決的問題，進(jìn)行電腦化方法的途徑巨大增長，因為所需的時間來解決這些問題將被禁止。在同一時間內(nèi)，計算機能力和使用成本下降了幾個數(shù)量級。我們正經(jīng)歷一個“個人電腦”校園涌入，在家里，和商業(yè)活動中。 6、軸的設(shè)計 軸是一個旋轉(zhuǎn)或者說是固定的構(gòu)件,通常是圓形截面,軸上安裝有齒輪、滑輪、飛輪和其他能量傳遞構(gòu)件。如果一個軸上裝有幾個齒輪或者滑輪，軸的不同部分將受到不同的扭矩，因為總能量在軸的不同的點逐漸損失。因此，必須要標(biāo)注出軸的各個部分承受的扭矩。然后研究彎矩的分布,最好畫出剪力和彎矩的草圖。(徒手畫也行) 就使用方面來說，軸通常是一種旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用來傳遞能量。尤其在過去的使用中,是一個固定軸帶動旋轉(zhuǎn)的車輪，滑輪等等。然而,一般用法的話是不區(qū)分軸是否旋轉(zhuǎn)的。另一方面,在一個駕馬車的時代里,我們所說的軸就是汽車上的車軸。總軸或主軸,首先有一個力推動,能量被從皮帶或鏈條上傳遞下來?！Ш玩湕l通常是沿著軸的方向排著。放在主軸和發(fā)動機之間的軸通常被稱為傳動軸。機器中較短的軸通常被稱為梭。 從這個初步檢查,在機械學(xué)中有這樣一個問題,我們標(biāo)示出擾度最大和扭矩最大的截面。如果這些最大值發(fā)生在同一截面,那么那段截面所需要的直徑也就確定了,當(dāng)整根軸需要同樣直徑那么就取最大值。如果最大值不發(fā)生在同一區(qū)段,那么比較兩個最值處所確定的直徑大小，取較大的作為軸的直徑。軸的直徑在各個截面通常不同,有時因為結(jié)構(gòu)的原因。在這種情況下,就要檢查應(yīng)力或確認(rèn)每段所需要的直徑。設(shè)計師使確定所有的部分在應(yīng)力的作用下安全運行,并且要注意孔，鍵槽和其他的應(yīng)力突變。 中空的軸有時候也很有用處，盡管它們比實心的要貴。它們有自身的優(yōu)點，相比較之下它們強度更大。因為外部纖維在抵抗應(yīng)力方面更有效，同時在熱處理上反映更好因為同時在內(nèi)外表面淬火。所以所謂的空心軸也偶爾有需要，但是它們的邊緣通常是做成大傾角的，為了去除銳邊，這方面存在缺陷。 偏差在軸的設(shè)計中有重要的意義，標(biāo)準(zhǔn)的扭矩偏差從機械軸的每米0.25度到傳動軸的1度每米或者直徑20偏差1度。甚至短軸在硬度上也成為了一個特殊的問題，當(dāng)施加一個突然地沖擊，例如汽車上的曲軸。這個沖擊產(chǎn)生了一個扭轉(zhuǎn)振動，通常是由汽車上的扭振阻尼器抵消的。 準(zhǔn)許的偏差的數(shù)值很少，可能是因為數(shù)值的范圍大并且每種情況都有其獨特性，按照經(jīng)驗來說對于一個傳動軸的偏差不允許超過0.0005L。L表示支撐端面之間的距離。盡管需要更高的剛度。最理想的情況是，在傳動軸上，把齒輪，滑輪安裝在軸承附近以便減小力矩。如果厚膜潤滑應(yīng)用在軸承上,軸承的寬度偏差應(yīng)只是一小部分的油膜厚度;如果斜度過多,軸頸上會出現(xiàn)咬合。一個調(diào)心軸承可以消除這種麻煩如果偏差可以接受。 在機械工具方面，剛度是一個需要特殊考慮的問題,因為它關(guān)系到精度。如果一個軸支持一個齒輪需要比它攜帶v型滑輪更多的考慮偏差。 質(zhì)心是對稱的和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心點并不一致。這是因為a從一個實際的觀點出發(fā)是不可能使質(zhì)量分布均勻使質(zhì)心和幾何中心重合b軸,在荷載作用下,使身體轉(zhuǎn)動,而移動的質(zhì)心離開真正的軸,經(jīng)過軸承的中心線。旋轉(zhuǎn)先從幾何軸線開始,但在一些速度下，質(zhì)心便宜的離心力將和偏軸力相等,軸和與它相接觸的部分會劇烈震動，因為離心力變更了軸旋轉(zhuǎn)地方向。這樣的速度被稱為臨界速度。在臨界轉(zhuǎn)速以上,運行平衡再次達(dá)到，那是的旋轉(zhuǎn)中心是質(zhì)心（因為平衡了離心力）。高速渦輪機經(jīng)常操作臨界轉(zhuǎn)速以上。額外的臨界速度,高于先前,成功的獲得,但相應(yīng)的振動的振幅逐漸減少。 許多軸有三個或更多的軸承支撐,這意味著這個問題是靜不定。材料強度的資料上給出了求解方法。設(shè)計覺得一個問題應(yīng)該同時考慮經(jīng)濟問題。舉例來說,如果一行三人或三人以上的軸軸承支持是必要的,保守的假設(shè)的制造成本可能更低--給予力矩的設(shè)計，一個略粗的軸的額外費可能比一份精心的設(shè)計分析要低。 8、帶傳動和鏈傳動 除了齒輪、皮帶、鏈?zhǔn)菑V泛應(yīng)用。皮帶、鏈代表主要類型的柔性傳動構(gòu)件。Fig.8.1顯示這些構(gòu)件和齒輪減速器結(jié)合一個典型的工業(yè)應(yīng)用。在這個應(yīng)用程序說明了皮帶,齒輪傳動,鏈都是可以用來使之達(dá)到最佳效果。 轉(zhuǎn)缸式發(fā)動機是由電力馬達(dá)發(fā)展而來的,但是馬達(dá)通常運轉(zhuǎn)在很高的速度而傳出的扭矩又太低和最終傳動的應(yīng)用不匹配。對于一個給定的能量傳遞,扭矩值增加和轉(zhuǎn)速的降低是成比例的。 所以有些減速技術(shù)往往是可取的。一般來說,皮帶傳動應(yīng)用在轉(zhuǎn)速相對比較高的場合,一級減速是從電動機或馬達(dá)上直接的減速。一個較小的驅(qū)動滑輪連接到馬達(dá)軸,而大直徑滑輪被連接到一個平行軸上同時具有較低的速度。帶傳動的驅(qū)動滑輪也被稱為滑輪。帶傳動的線性速度通常是10-30m/s,也導(dǎo)致了作用在皮帶上的拉力相對較小。 這是四個主要帶傳動類型:平坦的、圓的、V、同步。平帶輪可以用于中心距離較長的帶滑輪驅(qū)動之間。另一方面,V和同步帶是用于短中心的距離。不含同步帶，在滑輪和皮帶只間會發(fā)生滑動，滑輪是用鑄鐵或鋼制成的。 V型帶傳動一種被廣泛使用的類型的帶,尤其是在工業(yè)傳動和車輛應(yīng)用上。V型傳動將皮帶緊緊嵌到滑輪槽內(nèi)，增加了摩擦力并且允許傳送更大的扭矩在滑動發(fā)生之前。平皮帶驅(qū)動產(chǎn)生很噪音小、并且從系統(tǒng)中吸收更多的振動比起v型或其他傳動。一個平皮帶傳動效率約為98%,這是幾乎和齒輪傳動一樣。然而,V型傳動的效率驅(qū)動在70%至96%之間變化。 一個同步帶,有時被稱為定時皮帶,在內(nèi)部圓周表面安有齒型。一個同步帶不會打滑,從而以一種恒定的角速度比例。 然而,如果非常大的比例降低速度在傳動上需求,齒輪減速機是很好的,因為他們能在相對小的空間內(nèi)完成大幅度減速。齒輪減速的終端軸通常是高扭矩并且低速的。如果對速度和轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用都有需求。它可以直接耦合到驅(qū)動的機器。 齒輪減速器只應(yīng)用在獨立的減速中,在未傳到符合條件的機器之前輸出必須被減少。在低速、高扭矩條件、鏈條驅(qū)動成為可取的。高扭矩會引起高拉伸力促使開發(fā)了鏈條。鏈條傳動的構(gòu)件通常是用金屬制造的,能夠承受較大的力。當(dāng)在旋轉(zhuǎn)地軸之間傳輸能量的時候，鏈條由齒嚙合，它提供了積極的沒有滑動傳動。Fig.8.3顯示了典型的鏈條傳動。 鏈條結(jié)合了齒輪和皮帶傳動的一些有利特點。鏈條驅(qū)動提供幾乎所有的速比。他們相比于齒輪傳動的主要優(yōu)勢是可以用于任意中心的距離。比起帶傳動,鏈條傳動的優(yōu)勢鏈提供積極傳動,因此具有更大傳遞能量的能力。 最常見的鏈?zhǔn)菨L子鏈,其中每一節(jié)的滾子在鏈條和鏈輪齒中提供較低的摩擦。對于其不同的應(yīng)用,最熟悉的是在自行車?yán)锏膫鲃渔湕l。通常一個鏈條是有淬硬鋼做成的而鏈輪由鑄鐵或鋼制作。不過,不銹鋼和銅鏈鎖在需要抗腐蝕的環(huán)境里面有需要。 10 、Physical Properties of Materials （陳鵬文翻譯，有錯包含?。? One of the important considerations in material selection is their physical properties (that is, density, melting point, specific heat, thermal conductivity, thermal expansion, and corrosion resistance).（在材料選擇中重要考慮因素之一是它們的物理性質(zhì)（如：密度，熔點，比熱容，熱傳導(dǎo)性，熱膨脹和耐腐蝕性）。） Physical properties can have several important influences on manufacturing and the service life of components .（物理性質(zhì)能對生產(chǎn)和零部件工作壽命有一些重要影響。）For example, high-speed machine tools require lightweight components to reduce inertial forces and, thus, keep machines from excessive vibration.（比如說，高速機床需要重量輕的部件來減小慣性力由此讓機床不會產(chǎn)生過高的振動。） 1. Density（密度） The density of a material is its mass per unit volume.（材料的密度就是單位體積材料的質(zhì)量。）Another term is specific gravity, which expresses a material’s density in relation to that of water, and thus, it has no units.（.另外一個術(shù)語叫做比重，它表示材料相對于水的密度，由此它沒有單位。）Weight saving is important particularly for aircraft and aerospace structures, for automotive bodies and components, and for other products where energy consumption and power limitations are major concerns. （減輕重量是重要考慮的尤其對于航天器，航天結(jié)構(gòu)，汽車零部件和那些能量消耗和功率受限的產(chǎn)品。） Substitution of materials for the sake of weight saving and economy is a major factor in the design both of advanced equipment and machinery and of consumer products, such as automobiles.（為了減輕重量和經(jīng)濟成本，在設(shè)計現(xiàn)先進(jìn)機械設(shè)備和消費品比如汽車中，材料的代替是一個主要的因素。） 2. Melting Point（熔點） The melting point of a metal depends on the energy required to separate its atoms.（金屬的熔點決定于分離金屬原子所需的能量。） The melting temperature of a metal alloy can have a wide range (depending on its composition) and is unlike that of a pure metal, which has a definite melting point.（金屬合金的熔解溫度有一個寬的范圍（取決于它的組成物）而且不像純金屬有一個確定的溶解溫度。）The temperature range within which a component or structure is designed to function is an important consideration in the selection of materials.（一個部件和結(jié)構(gòu)設(shè)計功能時，其里面的溫度在此案料選擇中需要重要考慮。） The melting point of a metal has a number of indirect effects on manufacturing operations. （金屬的熔點在生產(chǎn)過程中有許多間接地影響。）Because the recrystallization temperature of a metal is related to its melting point, operations such as annealing and heat treating and hot working require a knowledge of the melting points of the materials involved.（因為金屬的再結(jié)晶溫度與熔點相關(guān)，比如在退火，熱處理和熱加工操作中需要知道所涉及材料的熔點。） 3.Specific Heat（比熱容） A material’s specific heat is the energy required to raise the temperature of a unit mass by one degree. （一種材料的比熱容是單位質(zhì)量材料每升高一度所需要的能量。）Alloying element have a relatively minor effect on the specific heat of metals.（合金元素在金屬比熱容中有一個相對較小的影響。） The temperature rise in a workpiece resulting from machining operation is a function of the work done and of the specific heat of the workpiece material.（一個工件溫度的上升來源于機械加工做功和工件材料的比熱容。） Temperature rise in a workpiece, if excessive, can decrease product quality by adversely affecting its surface roughness and dimensional accuracy, can cause excessive tool wear, and can result in undesirable metallurgical changes in the material.（工件溫度的上升，假如溫度過高，將會以平面粗糙度和尺寸精度的不利影響來影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且會導(dǎo)致材料中不需要的相變。） 4. Thermal Conductivity（熱傳導(dǎo)） Thermal conductivity indicates the rate at which heat flows within and through a material. （熱傳導(dǎo)表示熱量通流過材料的速率。）Metals generally have high thermal conductivity, while ceramics and plastics have poor conductivity.（金屬通常有高的熱傳導(dǎo)，然而陶瓷和塑料有差的熱傳導(dǎo)。） When heat is generated by plastic deformation or due to friction, the heat should be conducted away at a rate high enough to prevent a severe rise in temperature. （在熱量由塑性變形和摩擦引起的時，熱量應(yīng)該以足夠高的速度傳遞開以防止溫度過快升高。）The main difficulty experienced in machining titanium, for example, is caused by its very low thermal conductivity. （在金屬鈦中主要的問題是由于它的差的熱傳導(dǎo)。）Low thermal conductivity can also result in high thermal gradients and, in this way, cause inhomogeneous deformation of workpieces in metalworking processes.（差的熱傳導(dǎo)也能導(dǎo)致高的熱梯度，通過這種方式，導(dǎo)致在金屬加工過程中產(chǎn)生不均勻的變形。） 5.Thermal Expansion（熱膨脹） The thermal expansion of materials can have several significant effects, particularly the relative expansion or contraction of different materials in assemblies such as moving parts in machinery that require certain clearances for proper functioning.（材料的熱捧場有一些有益的影響，尤其是在裝配中不同材料的熱脹冷縮比如機械中得活動件需要特定的空隙來完成特定的功能。） Shrink fits utilize thermal expansion and contraction. （過盈配合應(yīng)用了熱脹冷縮。）For example, a part, such as a flange, is to be installed over a shaft.（比如，一個零件如法蘭，要安裝穿過一根軸。） It first is heated and then slipped over a shaft which is at room temperature.（首先將其加熱，然后裝進(jìn)室溫下的軸。） When allowed to cool, the part shrinks and the assembly effectively becomes an integral component.（當(dāng)冷卻時，零件收縮而且這個實際裝配體變成了一個整體部件。） 6. Corrosion Resistance（耐腐蝕性） Metals, ceramics, and plastics all are subject to forms of corrosion. （金屬，陶瓷和塑料都受到腐蝕。）The word corrosion itself usually refers to the deterioration of metals and ceramics, while similar phenomena in plastics generally are called degradation. （腐蝕這個詞本身指的是金屬和陶瓷的退化，然而在塑料中類似的現(xiàn)象叫做降解。）Corrosion leads not only to surface deterioration of components and structures but also reduces their strength and structural integrity.（腐蝕不僅導(dǎo)致部件和結(jié)構(gòu)平面的破壞而且減小了結(jié)構(gòu)的強度和完整性。） Corrosion resistance is an important aspect of material selection for applications in the chemical, food, and petroleum industries, as well as in manufacturing operations. （耐腐蝕性在化學(xué)，食物和石油工業(yè)材料選擇中是一個重要方面，生產(chǎn)制造中也一樣。）In addition to various possible chemical reactions from the elements and compounds present, environmental corrosion of components and structures is a major concern, particularly at elevated temperatures and other transportation vehicles. （另外，多種可能的由元素，化合物，部件結(jié)構(gòu)環(huán)境腐蝕引起的化學(xué)反應(yīng)是主要考慮的，尤其是在高的溫度和其他運輸工具上。） Resistance to corrosion depends on the composition of the material and on the particular environment. （耐腐蝕性取決于材料組成和所處的特殊的環(huán)境。）Corrosive media may be chemicals (acid, alkalis, and salts), the environment (oxygen, moisture, pollution, and acid rain), and water (fresh or salt water).（腐蝕介質(zhì)可以是化學(xué)品（酸，堿，鹽），環(huán)境（氧氣，水，污染物和酸雨）和水（淡水和鹽水）。） Nonferrous metals, stainless steels, and nonmetallic materials generally have high corrosion resistance, Steels and cast irons usually have poor resistance and must be protected by various coatings and surface treatments..（有色金屬和非金屬材料通常有高的耐腐蝕性，鋼和鑄鐵常有較差的耐腐蝕性而且必須通過各種膜和表面處理來防止腐蝕。） The usefulness of some level of oxidation is exhibited in the corrosion resistance of aluminum, titanium, and stainless steel.（某種程度的氧化用于鋁，鈦和不銹鋼的耐腐蝕性。） Aluminum develops a thin (a few atomic layers), strong, and adherent hard-oxide film (Al2O3) that better protects the surface from further environmental corrosion.（鋁形成一層薄（幾個原子層）而強的緊貼的Al2O3膜，它能更好地防止平面被進(jìn)一步地腐蝕。） Titanium develops a film of titanium oxide (TiO2).（鈦形成了一層TiO2膜。） A similar phenomenon occurs in stainless steels, which (because of the chromium present in the alloy) develop a protective film on their surfaces. （不銹鋼應(yīng)用了類似的現(xiàn)象，在它表面形成了一層保護(hù)膜（由于合金中鉻的出現(xiàn)）。）When the protective film is scratched and exposes the metal underneath, a new oxide film begins to form.（當(dāng)保護(hù)膜被刮傷那么下面的金屬暴露出來，一個新的氧化膜開始形成。） 12 Spindle Bearings (陳鵬文，有錯包含) A machine tool spindle must provide rotational speed, transfer torque and power to the cutting tool, and have reasonable load carrying capacity and life. （機床主軸必須提供轉(zhuǎn)速、傳遞力矩和公路到切削工具上，而且具有一個合理的負(fù)載承受能力和壽命。）The bearing system, one of the most critical components of any high-speed spindle design, must be able to meet these demands or the spindle won’t perform.（軸承系統(tǒng)，是任何高速主軸設(shè)計中最需要主要考慮的部件之一，它必須能夠滿足這些需要或者是主軸不能實現(xiàn)的需要。） High-speed spindle bearing available today include roller, taper roller, and angular contact ball bearings.（當(dāng)今可以用的高速主軸軸承包括滾珠軸承、錐型滾柱軸承和徑向止推滾珠軸承。） Selection criteria depend on the spindle specifications and the speed needed for metalcutting.（選擇標(biāo)準(zhǔn)依靠主軸規(guī)格和金屬切削所需的速度。） Angular contact bearings are the type most commonly used in very high-speed spindle design. （徑向止推軸承在超高速主軸設(shè)計中是用得最普遍的。）These bearings provide precision, load carrying capacity, and the speed needed for metalcutting.（這些軸承提供精確度，伏在承受能力和金屬切削所需的速度。） Angular contact ball bearings have a number of precision balls fitted into a precision steel race, and provide both axial and radial load carrying capacity when properly preloaded.（徑向止推軸承有許多安裝在精確鋼槽里的精確滾珠，在正確安裝下提供軸向和徑向的負(fù)載承受能力。） In some cases, tapered roller bearings are used because they offer higher load carrying capacity and greater stiffness than ball bearings. （在某些情況下，錐型滾珠軸承被用是因為它能提供較滾珠軸承更大的負(fù)載承受能力和更大的剛度。）However, tapered roller bearings do not allow the high speeds required by many spindles.（然而，錐型滾柱軸承不能保證許多主軸需要的高的速度。） Angular contact ball bearings are available with a choice of preloading magnitude, typically designated as light, medium, and heavy.（徑向止推滾珠軸承可以選擇預(yù)裝載大小，典型的有輕載型，種載型和重載型。） Light preloaded bearings allow maximum speed and less stiffness. These bearings are often used for very high-speed applications, where cutting loads are light.（輕載型軸承能保證最大速度和較小的剛度。這些軸承通常在超高速，切削力小的的情形下應(yīng)用。） Heavy preloading allows less speed, but higher stiffness.（重載型軸承可以保證較低速度，較高剛度。） To provide the required load carrying capacity for a metalcutting machine tool spindle, several angular contact ball bearings are used together. （為了給機床提供金屬切削所需要的負(fù)載承受能力，一些徑向止推滾珠軸承被結(jié)合使用。）In this way, the bearings share the loads, and increase overall spindle stiffness.（用這種方法，軸承分擔(dān)負(fù)載，而且提高了整個主軸的剛度。） Hybrid ceramic bearings are a recent development in bearing technology that uses ceramic (silicon nitride) material to make precision balls.（混合的陶瓷軸承是在軸承科技中最近發(fā)展起來的，是利用陶瓷（氮化硅）材料制做精確的滾珠。） The ceramic balls, when used in an angular-contact ball bearing, offer distinct advantages over typical bearing-steel balls（應(yīng)用于徑向止推滾珠軸承中的陶瓷滾珠提供了較鋼珠軸承中鋼珠明顯的優(yōu)點。）. Ceramic balls have 60% less mass than steel balls.（陶瓷滾珠質(zhì)量不到鋼珠的60%。） This is significant because as a ball bearing is operating, particularly at high rotational speeds, shape of the ball. （這是有意義的，因為一個轉(zhuǎn)動的滾珠軸承尤其是在高速旋轉(zhuǎn)中，滾珠的形狀會發(fā)生變化。）This deformation leads to rapid wear and bearing deterioration.（ 這種變形會導(dǎo)致快速的磨損和軸承的破會。）Ceramic balls, with less mass, will not be affected as much at the same speed. （陶瓷滾珠具有較小的質(zhì)量，在相同速度下陶瓷滾珠受到影響不如鋼珠大。）In fact, the use of ceramic balls allows up to 30% higher speed for a given ball bearing size, without sacrificing bearing life.（事實上，利用陶瓷滾珠可以保證給定尺寸的滾珠在超過30%速度上工作而不犧牲軸承壽命。） Due to the nearly perfect roundness of the ceramic balls, hybrid ceramic bearings operate at much lower temperatures than steel ball bearings, which results in longer life for the bearing lubricant. （由于幾近完美圓度的陶瓷滾珠，混合的陶瓷軸承工作在較鋼珠軸承低得溫度，這些導(dǎo)致在軸承潤滑中有較長的壽命。）Tests show that spindles utilizing hybrid ceramic bearings exhibit higher rigidity and have higher natural frequencies, making them less sensitive to vibration.（實驗表明主軸利用混合陶瓷軸承體現(xiàn)出更高的剛度個更高的固有頻率，使主軸對振動不那么敏感。） Bearing lubricant is necessary for angular contact ball bearing to operate properly.（軸承潤滑在徑向止推軸承正確工作中是必要的。） The lubricant provides a microscopic film between the rolling elements to prevent abrasion. （潤滑劑在轉(zhuǎn)動零件間提供了一層微觀模來防止磨損。）In addition, it protects surfaces from corrosion, and protects the contact area from particle contamination.（另外，它還防止平面腐蝕，保護(hù)接觸平面受磨粒影響。） Grease is the most common and most easily applied type of lubricant.（潤滑油脂是在潤滑劑中最普遍最簡單的應(yīng)用方式。） It is injected into the space between the balls and the races, and is permanent. （它被注射到滾珠和滾槽之間的縫隙中，是永久的。）Grease requires minimal maintenance.（潤滑油脂需要最小的維護(hù)。） Generally, high-speed spindles utilizing grease lubrication do not allow replacement of the grease between bearing replacements. （通常情況下，高速主軸應(yīng)用油脂潤滑不能保證潤滑油脂在軸承替換件中的替換。）During a bearing replacement, clean grease is carefully injected into the bearing.（在軸承替換中，情節(jié)的油脂是小心地注射到軸承中。） Often at high rotational speeds, lubrication with grease is not sufficient. （通常在高轉(zhuǎn)速中，油脂潤滑是不夠的。）Oil is then used as a lubricant, and delivered in a variety of ways.（那么油液就用作為潤滑劑，以多種方式傳遞。） Maintenance of the lubrication system is vital, and must be closely monitored to ensure that proper bearing conditions are maintained. （潤滑維護(hù)系統(tǒng)式非常重要的，而且必須嚴(yán)密檢測來保證維護(hù)中正確的軸承維護(hù)條件。）Also, use of the correct type, quantity, and cleanliness of lubricating oil is critical.另外，正確的用法，用量和潤滑油清潔度也重要。 How much life can be expected?（預(yù)測壽命是多長呢？） All bearings will have a useful life, defined as operation time until the bearing specifications are lost, or a complete failure of the bearing occurs. （所有的軸承都將有一個使用壽命，被定義為從工作開始時間到軸承規(guī)格破壞時間或者到軸承完全地實效。）The most common cause of bearing failure is fatigue, in which the races become rough, leading to heating, and eventual mechanical failure. （導(dǎo)致軸承失效的最普遍的原因是疲勞，在疲勞狀態(tài)下滾槽變得粗糙導(dǎo)致摩擦熱和最終的機械故障。）Bearing life, in general, is affected by axial and radial bearing loads, vibration levels, lubrication quality and quantity, maximum speed, and average bearing temperature. （通常情況下，軸承的壽命受軸向和徑向的負(fù)載、振動程度、潤滑質(zhì)量、最高速度和平均軸承溫度影響。）From these influences, bearing life can be calculated from standard equations. （由于這些影響，軸承壽命能通過標(biāo)準(zhǔn)方程來計算。）Today, computer models are often used to forecast bearing life.（現(xiàn)在，計算機模型經(jīng)常用于預(yù)測軸承壽命。） 14、機構(gòu)的基本概念 一些有關(guān)聯(lián)的部分綜合起來能夠?qū)崿F(xiàn)一定運動并能完成有用的工作叫做機器。一個機構(gòu)是一個由兩個以上的部分裝配成的機器的一個組件以實現(xiàn)一個部件的運動帶動其他部分運動。運動學(xué)是研究機構(gòu)的運動而不涉及施加在機構(gòu)上的力。動力學(xué)是研究運動的部分和受力和力矩影響的機構(gòu)。研究靜止系統(tǒng)的力和力矩叫做靜力學(xué)（或者說是慣性影響對系統(tǒng)是微不足道的）。 綜合分析是設(shè)計產(chǎn)品以滿足一定的性能需求的一個步驟，如果一個產(chǎn)品配置先初步指定，然后檢查產(chǎn)品以確定是否他的性能規(guī)格是否能滿足需要。這個過程叫分析。機器的設(shè)計包括綜合和分析兩個方面。 設(shè)計過程開始于先認(rèn)識到一些需求，然后一部分需求被列出來，詳細(xì)的分析位移、速度和加速度經(jīng)常是必須的，這部分設(shè)計步驟是在力和力矩的分析之后。這個設(shè)計步驟可能包括了重新設(shè)計那些影響速度、加速度、力和力矩的部件。為了一年又一年的有競爭力，大多數(shù)制造者必須被反復(fù)的修改他們的產(chǎn)品和他們的制造方法。增加生產(chǎn)率，升級產(chǎn)品功能，重新設(shè)計使造價和重量降低是常常需要的，成功可能取決于這個運動學(xué)和動力學(xué)的分析的精確性。 許多基本的連接配置已經(jīng)被列入機械設(shè)計之內(nèi)幾個世紀(jì)前，我們用的一些術(shù)語改變了很多年，因此，這些定義和術(shù)語在大多數(shù)情況下，他的意義可以清晰地從上下文的關(guān)聯(lián)中猜出來，一些術(shù)語尤其是和我們研究機械的運動學(xué)和動力學(xué)有關(guān)的將在下面被定義。 桿件： 一個桿件是一種剛體或者許多部分組成在一起形成一個的運動鏈。這個術(shù)語剛體或者簡單桿件，是被理想化了的用作研究那些忽略由于機器組件間拉力所產(chǎn)生的微小變形的機構(gòu)。對于典型的機器部分，在直徑上最大的改變只與這部分的千分之一相似，我們忽略掉微小的運動當(dāng)考慮大多數(shù)機構(gòu)更大的運動特征時是合理的。這個單詞link被用作除了曲柄、連桿和一些其他的鉸接機構(gòu)之外的一般的定義包括凸輪、齒輪和其他的機器部分。 機架：在機構(gòu)中固定的或者靜止的桿件叫做機架，當(dāng)沒有桿件實際上被固定時，我們假設(shè)一個固定然后決定其他部分桿件相對于這個固定桿件的運動。例如，在汽車發(fā)動機上，引擎裝置被考慮成固定的，盡管汽車可能在運動。 自由度：連接桿自由度的數(shù)量是指定每一個桿件關(guān)于機架或固定桿件的位置所需要的獨立參數(shù)的數(shù)目。如果一個系統(tǒng)的瞬間配置可能完全被定義根據(jù)一個獨立的變量，這個系統(tǒng)有一個自由度，大多數(shù)實際的機器都有一個自由度。 按個自由的剛體有六個自由度，在三個直線方向移動和三個軸方向轉(zhuǎn)動，如果物體僅限于在一個平面內(nèi)移動，那么他就只有三個自由度，兩個移動方向和一個在這個平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動方向。 高副和低副：剛體之間連接組成基本的高副和低副，這兩個基本的構(gòu)建組成低副理論上是面接觸，而高副在兩個構(gòu)件間使點接觸或者線接觸。 運動鏈：運動鏈?zhǔn)且粋€運動副和桿件的組合體，每一個桿件在閉環(huán)運動鏈中都和其他兩個或者更多的桿件關(guān)聯(lián)，一個一個沒有形成閉環(huán)的連接就是開環(huán)運動鏈。 聯(lián)動裝置：由于我們希望去檢查運動鏈而不考慮他最終的應(yīng)用，那是非常方便的去確定許多組合關(guān)于剛體連接成聯(lián)動裝置，在許多參考書中，無論怎樣，這個術(shù)語linkage是僅限于由低副組成的運動鏈。 平面運動和品面連桿機構(gòu)：如果所有的點如果可以被描述為一個平面聯(lián)動。如果我們檢查這個聯(lián)動機構(gòu)由曲柄、連桿和在活塞發(fā)動機中的活塞組成，我們把它看做是平面運動，大多數(shù)機構(gòu)通常都可以被看做平面運動。 空間運動和空間連桿機構(gòu)：大多數(shù)情況下運動不能被描述成發(fā)生在同一平面上的我們稱作空間運動，連桿機構(gòu)可能被描述成空間的或者散文的機構(gòu)裝置。 機構(gòu)變換：一個連桿機構(gòu)的絕對運動取決于哪個連桿是固定的，換言之，那個桿件被選作固定的機架，如果其他兩個相等的連桿機構(gòu)有不同的固定桿件方式，那么每一個連桿機構(gòu)都是一個的倒置，在兩種連桿機構(gòu)中關(guān)系運動將相同。 16、磨損與潤滑 磨損可以被定義為材料從工作表面逐漸損失以在工作表面相對運動的形式。摩擦發(fā)生在有負(fù)載還有表面接觸且運動的地方，因此在工程實踐中是非常重要的，是機器壽命和性能的最大影響因素。摩擦的組要集中形式有： 粘著磨損：當(dāng)兩個表面由于加載而互相靠在一起，整個接觸載荷作用在面積很小的表面凸起的接觸面。真正的接觸壓力在凸起部分是非常大的，粘著磨損就發(fā)生在這些地方。如果一個切向力作用于模型如圖fig.16.1，剪切可以發(fā)生在接觸面或接觸面下面或上方，造成粘著磨損。例如以下因素：機械硬化發(fā)生在凸起的接觸部分，粘著力往往比基本金屬大很多。因此，在滑動中，破碎通常發(fā)生在較弱或軟組件，并產(chǎn)生磨損碎片。雖然這個碎片屬于較硬組件（如圖16的上表面）最終由于接觸面的進(jìn)一步摩擦使碎片分離，并成為松散的磨粒。 磨料磨損：這種磨損的方式是硬的粗糙的表面相對于另一表面的運動（表面有硬的凸起的顆粒），最后產(chǎn)