1外文文獻翻譯

1、外文資料翻譯齒輪和軸的介紹摘 要:在傳統(tǒng)機械和現(xiàn)代機械中齒輪和軸的重要地位是不可動搖的。 齒輪和軸主要安裝在主軸箱來傳遞力的方向。通過加工制造它們可以分為 許多的型號，分別用于許多的場合。所以我們對齒輪和軸的了解和認(rèn)識必 須是多層次多方位的。關(guān)鍵詞:齒輪；軸在直齒圓柱齒輪的受力分析中，是假定各力作用在單一平面的。我們 將研究作用力具有三維坐標(biāo)的齒輪。因此，在斜齒輪的情況下，其齒向是 不平行于回轉(zhuǎn)軸線的。而在錐齒輪的情況中各回轉(zhuǎn)軸線互相不平行。像我 們要討論的那樣，尚有其他道理需要學(xué)習(xí)，掌握。斜齒輪用于傳遞平行軸 之間的運動。傾斜角度每個齒輪都一樣，但一個必須右旋斜齒，而另一個 必須是左旋斜齒。

2、齒的形狀是一濺開線螺旋面。如果一張被剪成平行四邊 形（矩形）的紙張包圍在齒輪圓柱體上，紙上印出齒的角刃邊就變成斜線。 如果我展開這張紙，在血角刃邊上的每一個點就發(fā)生一漸開線曲線。直齒 圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過整個齒面而伸展開來的線。斜齒輪輪齒 的初始接觸是一點，當(dāng)齒進入更多的嚙合時，它就變成線。在直齒圓柱齒 輪中，接觸是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。在斜齒輪中，該先是跨過齒面的對角線。 它是齒輪逐漸進行嚙合并平穩(wěn)的從一個齒到另一個齒傳遞運動，那樣就使 斜齒輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運動的能力。斜齒輪使軸的軸承承受徑向 和軸向力。當(dāng)軸向推力變的大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時，那就 可以使用人字齒輪。

3、雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸 上的兩個斜齒輪等效。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用，這樣就消除了軸向 推力。當(dāng)兩個或更多個單向齒斜齒輪被在同一軸上時，齒輪的齒向應(yīng)作選 擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。交錯軸斜齒輪或螺旋齒輪，他們是軸中心線既不相交也不平行。交錯 軸斜齒輪的齒彼此之間發(fā)生點接觸，它隨著齒輪的磨合而變成線接觸。因 此他們只能傳遞小的載荷和主要用于儀器設(shè)備中，而且肯定不能推薦在動 力傳動中使用。交錯軸斜齒輪與斜齒輪之間在被安裝后互相捏合之前是沒 有任何區(qū)別的。它們是以同樣的方法進行制造。一對相嚙合的交錯軸斜齒 輪通常具有同樣的齒向，即左旋主動齒輪跟右旋從動齒輪相嚙合。在交錯

4、軸斜齒設(shè)計中，當(dāng)該齒的斜角相等時所產(chǎn)生滑移速度最小。然而當(dāng)該齒的 斜角不相等時，如果兩個齒輪具有相同齒向的話，大斜角齒輪應(yīng)用作主動 齒輪。蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。小齒輪即蝸桿具有較小的齒數(shù)，通常是 一到四齒，由于它們完全纏繞在節(jié)圓柱上，因此它們被稱為螺紋齒。與其 相配的齒輪叫做蝸輪，蝸輪不是真正的斜齒輪。蝸桿和蝸輪通常是用于向 垂直相交軸之間的傳動提供大的角速度減速比。蝸輪不是斜齒輪，因為其 齒頂面做成中凹形狀以適配蝸桿曲率，目的是要形成線接觸而不是點接觸。然而蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)中存在齒間有較大滑移速度的缺點，正像交錯軸斜 齒輪那樣。蝸桿蝸輪機構(gòu)有單包圍和雙包圍機構(gòu)。單包圍機構(gòu)就是蝸輪包 裹著蝸

5、桿的一種機構(gòu)。當(dāng)然，如果每個構(gòu)件各自局部地包圍著對方的蝸輪 機構(gòu)就是雙包圍蝸輪蝸桿機構(gòu)。著兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪 組的輪齒間有面接觸，而在單包圍的蝸輪組的輪齒間有線接觸。一個裝置 中的蝸桿和蝸輪正像交錯軸斜齒輪那樣具有相同的齒向，但是其斜齒齒角 的角度是極不相同的。蝸桿上的齒斜角度通常很大，而蝸輪上的則極小， 因此習(xí)慣常規(guī)定蝸桿的導(dǎo)角，那就是蝸桿齒斜角的余角；也規(guī)定了蝸輪上 的齒斜角，該兩角之和就等于90度的軸線交角。當(dāng)齒輪要用來傳遞相交軸之間的運動時，就需要某種形式的錐齒輪。雖然錐齒輪通常制造成能構(gòu) 成90度軸交角，但它們也可產(chǎn)生任何角度的軸交角。輪齒可以鑄出，銑 制或滾切加工。

6、僅就滾齒而言就可達一級精度。在典型的錐齒輪安裝中， 其中一個錐齒輪常常裝于支承的外側(cè)。這意味著軸的撓曲情況更加明顯而 使在輪齒接觸上具有更大的影響。另外一個難題，發(fā)生在難于預(yù)示錐齒輪輪齒上的應(yīng)力，實際上是由于 齒輪被加工成錐狀造成的。直齒錐齒輪易于設(shè)計且制造簡單，如果他們安 裝的精密而確定， 在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生良好效果。然而在直齒圓柱齒輪情況下,在節(jié)線速度較高時，他們將發(fā)出噪音。在這些情況下，螺旋錐齒輪比直齒 輪能產(chǎn)生平穩(wěn)的多的嚙合作用，因此碰到高速運轉(zhuǎn)的場合那是很有用的。當(dāng)在汽車的各種不同用途中，有一個帶偏心軸的類似錐齒輪的機構(gòu)，那是 常常所希望的。這樣的齒輪機構(gòu)叫做準(zhǔn)雙曲面齒輪機構(gòu)，因為它們的

7、節(jié)面 是雙曲回轉(zhuǎn)面。這種齒輪之間的輪齒作用是沿著一根直線上產(chǎn)生滾動與滑 動相結(jié)合的運動并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。軸是一種 轉(zhuǎn)動或靜止的桿件。通常有圓形橫截面。在軸上安裝像齒輪，皮帶輪，飛 輪，曲柄，鏈輪和其他動力傳遞零件。軸能夠承受彎曲，拉伸，壓縮或扭 轉(zhuǎn)載荷，這些力相結(jié)合時，人們期望找到靜強度和疲勞強度作為設(shè)計的重 要依據(jù)。因為單根軸可以承受靜壓力，變應(yīng)力和交變應(yīng)力，所有的應(yīng)力作 用都是同時發(fā)生的。“軸”這個詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。心 軸也是軸，既可以旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。短的轉(zhuǎn)動軸 常常被稱為主軸。當(dāng)軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)變形必需被限制于很小的范圍內(nèi)時，

8、其尺寸應(yīng)根據(jù)變形來確定，然后進行應(yīng)力分析。因此，如若軸要做得有足 夠的剛度以致?lián)锨惶?，那么合?yīng)力符合安全要求那是完全可能的。但 決不意味著設(shè)計者要保證；它們是安全的，軸幾乎總是要進行計算的，知 道它們是處在可以接受的允許的極限以內(nèi)。因之，設(shè)計者無論何時，動力 傳遞零件，如齒輪或皮帶輪都應(yīng)該設(shè)置在靠近支持軸承附近。這就減低了 彎矩，因而減小變形和彎曲應(yīng)力。雖然來自M.H.G方法在設(shè)計軸中難于應(yīng)用，但它可能用來準(zhǔn)確預(yù)示實際失效。這樣，它是一個檢驗已經(jīng)設(shè)計好了 的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸在運轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。進而有著大量的 關(guān)于設(shè)計的問題，其中由于別的考慮例如剛度考慮，尺寸已得到較好的限 制。

9、設(shè)計者去查找關(guān)于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否要進行噴丸 處理等資料，那真正的唯一的需要是實現(xiàn)所要求的壽命和可靠性。由于他 們的功能相似，將離合器和制動器一起處理。簡化摩擦離合器或制動器的 動力學(xué)表達式中，各自以角速度w1和w2運動的兩個轉(zhuǎn)動慣量 11和12，在制動器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動器而最終要導(dǎo) 致同樣的速度。因為兩個構(gòu)件開始以不同速度運轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且 在作用過程中能量散失，結(jié)果導(dǎo)致溫升。在分析這些裝置的性能時，我們 應(yīng)注意到作用力，傳遞的扭矩，散失的能量和溫升。所傳遞的扭矩關(guān)系到 作用力，摩擦系數(shù)和離合器或制動器的幾何狀況。這是一個靜力學(xué)問題。這個問題

10、將必須對每個幾何機構(gòu)形狀分別進行研究。然而溫升與能量損失 有關(guān)，研究溫升可能與制動器或離合器的類型無關(guān)。因為幾何形狀的重要 性是散熱表面。各種各樣的離合器和制動器可作如下分類：1 .輪緣式內(nèi)膨脹制凍塊；2 .輪緣式外接觸制動塊；3 .條帶式；4 .盤型或軸向式；5 .圓錐型；6 .混合式。分析摩擦離合器和制動器的各種形式都應(yīng)用一般的同樣的程序，下面 的步驟是必需的：1 .假定或確定摩擦表面上壓力分布；2 .找出最大壓力和任一點處壓力之間的關(guān)系；3 .應(yīng)用靜平衡條件去找尋（a）作用力；（b）扭矩；（c）支反力混合式離合器包括幾個類型，例如強制接觸離合器、超載釋放保護離 合器、超越離合器、磁液離合

11、器等等。強制接觸離合器由一個變位桿和兩 個夾爪組成。各種強制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設(shè)計有關(guān)。為 了在結(jié)合過程中給變換作用予較長時間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋 型或齒型的。有時使用許多齒或夾爪。他們可能在圓周面上加工齒，以便 他們以圓柱周向配合來結(jié)合或者在配合元件的端面上加工齒來結(jié)合。雖然 強制離合器不像摩擦接觸離合器用的那么廣泛，但它們確實有很重要的運 用。離合器需要同步操作。有些裝置例如線性驅(qū)動裝置或電機操作螺桿驅(qū) 動器必須運行到一定的限度然后停頓下來。為著這些用途就需要超載釋放 保護離合器。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達到預(yù)定的力矩時釋放。當(dāng)?shù)竭_超載點時聽到的“喀嚓”聲

12、就被認(rèn)定為是所希望的信號聲。超 越離合器或連軸器允許機器的被動構(gòu)件“空轉(zhuǎn)”或“超越”，因為主動驅(qū) 動件停頓了或者因為另一個動力源使被動構(gòu)件增加了速度。這種離合器通 常使用裝在外套筒和內(nèi)軸件之間的滾子或滾珠。該內(nèi)軸件，在它的周邊加 工了數(shù)個平面。驅(qū)動作用是靠在套筒和平面之間契入的滾子來獲得。因此 該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機構(gòu)等效。磁液離合器或制動器相 對來說是一個新的發(fā)展，它們具有兩平行的磁極板。這些磁極板之間有磁 粉混合物潤滑。電磁線圈被裝入磁路中的某處。借助激勵該線圈，磁液混 合物的剪切強度可被精確的控制。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài) 都可以獲得。加工基礎(chǔ)作為產(chǎn)生形狀的一種加

13、工方法，機械加工是所有制造過程中最普遍使 用的而且是最重要的方法。機械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程，在這過 程中，驅(qū)動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。盡管在某些場 合，工件無承受情況下，使用移動式裝備來實現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機械加 工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。機械加工在知道過程中具 備兩方面。小批生產(chǎn)低費用。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要生產(chǎn) 的具體工件形狀，即使是一個零件，幾乎都要花費高額的加工費用?？亢?接來產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。一般來 說，通過利用貴重設(shè)備而又無需特種加工條件下，幾乎可以以任何種類原 材料開始，借助機械加工把原材料

14、加工成任意所需要的結(jié)構(gòu)形狀，只要外 部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對于生產(chǎn)一個零件，甚至當(dāng)零件結(jié)構(gòu) 及要生產(chǎn)的批量大小上按原來都適于用鑄造、鍛造或者壓力加工來生產(chǎn)的,但通常寧可選擇機械加工。嚴(yán)密的精度和良好的表面光潔度，機械加工的 第二方面用途是建立在高精度和可能的表面光潔度基礎(chǔ)上。許多零件，如 果用別的其他方法來生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)的話，那么在機械加工中則是屬 于低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。另方面，許多零件靠較粗的生 產(chǎn)加工工藝提高其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表 面才進行機械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進行加工。又如已鍛工件上的小孔加

15、工，也是被鍛后緊接著進行機 械加工才完成的。基本的機械加工參數(shù)切削中工件與刀具的基本關(guān)系是以 以下四個要素來充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進給速度，和 吃刀深度。切削刀具必須用一種合適的材料來制造，它必須是強固、韌性 好、堅硬而且耐磨的。刀具的幾何形狀一一以刀尖平面和刀具角為特征 對于每一種切削工藝都必須是正確的。切削速度是切削刃通過工件表 面的速率，它是以每分鐘英寸來表示。為了有效地加工，切削速度高低必 須適應(yīng)特定的工件一一刀具配合。一般來說，工件材料越硬，速度越低。 進給速度是刀具切進工件的速度。若工件或刀具作旋轉(zhuǎn)運動，進給量是以 每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的英寸數(shù)目來度量的。當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑?fù)運動

16、時，進給量是以 每一行程走過的英寸數(shù)度量的。一般來說，在其他條件相同時，進給量與 切削速度成反比。吃刀深度一一以英寸計一一是刀具進入工件的距離。它 等于旋削中的切屑寬度或者等于線性切削中的切屑的厚度。粗加工比起精 加工來，吃刀深度較深。切削參數(shù)的改變對切削溫度的影響金屬切削操作中，熱是在主變形區(qū)和副變形區(qū)發(fā)生的。這結(jié)果導(dǎo)致復(fù)雜的溫度分布遍及 刀具、工件和切屑。圖中顯示了一組典型等溫曲線，從中可以看出：像所 能預(yù)料的那樣，當(dāng)工件材料在主變形區(qū)被切削時，沿著整個切屑的寬度上 有著很大的溫度梯度，而當(dāng)在副變形區(qū)，切屑被切落時，切屑附近的前刀 面上就有更高的溫度。這導(dǎo)致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方

17、切削溫 度較高。實質(zhì)上由于在金屬切削中所做的全部功能都被轉(zhuǎn)化為熱，那就可以預(yù) 料：被切離金屬的單位體積功率消耗曾家的這些因素就將使切削溫度升高。 這樣刀具前角的增加而所有其他參數(shù)不變時，將使切離金屬的單位體積所 耗功率減小，因而切削溫度也將降低。當(dāng)考慮到未變形切屑厚度增加和切 削速度，這情形就更是復(fù)雜。未變形切屑厚度的增加趨勢必導(dǎo)致通過工件 的熱的總數(shù)上產(chǎn)生比例效應(yīng)，刀具和切屑仍保持著固定的比例，而切削溫 度變化傾向于降低。然而切削速度的增加，傳導(dǎo)到工件上的熱的數(shù)量減少 而這又增加主變形區(qū)中的切屑溫升。進而副變形區(qū)勢必更小，這將在該區(qū) 內(nèi)產(chǎn)生升溫效應(yīng)。其他切削參數(shù)的變化，實質(zhì)上對于被切離的單位

18、體積消 耗上并沒有什么影響，因此實際上對切削溫度沒有什么作用。因為事實已經(jīng)表明：切削溫度即使有小小的變化對刀具磨損率都將有實質(zhì)意義的影響 作用。這表明如何從切削參數(shù)來確定切削溫度那是很合適的。為著測定高速鋼刀具溫度的最直接和最精確的方法是W&T法，這方法也就是可提供高速鋼刀具溫度分布的詳細(xì)信息的方法。該項技術(shù)是建立在高速鋼刀具截 面金相顯微測試基礎(chǔ)上，目的是要建立顯微結(jié)構(gòu)變化與熱變化規(guī)律圖線關(guān) 系式。當(dāng)要加工廣泛的工件材料時，Trent已經(jīng)論述過測定高速鋼刀具的切削溫度及溫度分布的方法。這項技術(shù)由于利用電子顯微掃描技術(shù)已經(jīng)進 一步發(fā)展，目的是要研究將已回過火和各種馬氏體結(jié)構(gòu)的高速鋼再回

19、火引 起的微觀顯微結(jié)構(gòu)變化情況。這項技術(shù)亦用于研究高速鋼單點車刀和麻花 鉆的溫度分布。刀具磨損從已經(jīng)被處理過的無數(shù)脆裂和刃口裂紋的刀具中 可知，刀具磨損基本上有三種形式：后刀面磨損，前刀面磨損和V型凹口磨損。后刀面磨損既發(fā)生在主刀刃上也發(fā)生副刀刃上。關(guān)于主刀刃，因其 擔(dān)負(fù)切除大部金屬切屑任務(wù)，這就導(dǎo)致增加切削力和提高切削溫度，如果 聽任而不加以檢查處理，那可能導(dǎo)致刀具和工件發(fā)生振動且使有效切削的 條件可能不再存在。 關(guān)于副刀刃，那是決定著工件的尺寸和表面光潔度的， 后刀面磨損可能造成尺寸不合格的產(chǎn)品而且表面光潔度也差。在大多數(shù)實 際切削條件下，由于主前刀面先于副前刀面磨損，磨損到達足夠大時，刀

20、 具將實效，結(jié)果是制成不合格零件。由于刀具表面上的應(yīng)力分布不均勻， 切屑和前刀面之間滑動接觸區(qū)應(yīng)力，在滑動接觸區(qū)的起始處最大，而在接 觸區(qū)的尾部為零，這樣磨蝕性磨損在這個區(qū)域發(fā)生了。這是因為在切削卡 住區(qū)附近比刀刃附近發(fā)生更嚴(yán)重的磨損，而刀刃附近因切屑與前刀面失去 接觸而磨損較輕。這結(jié)果離切削刃一定距離處的前刀面上形成麻點凹坑， 這些通常被認(rèn)為是前刀面的磨損。通常情況下，這磨損橫斷面是圓弧形的。在許多情況中和對于實際的切削狀況而言，前刀面磨損比起后刀面磨損要 輕，因此后刀面磨損更普遍地作為刀具失效的尺度標(biāo)志。然而因許多作者 已經(jīng)表示過的那樣在增加切削速度情況下，前刀面上的溫度比后刀面上的 溫度

21、升得更快，而且又因任何形式的磨損率實質(zhì)上是受到溫度變化的重大 影響。因此前刀面的磨損通常在高速切削時發(fā)生的。刀具的主后刀面磨損 帶的尾部是跟未加工過的工件表面相接觸，因此后刀面磨損比沿著磨損帶 末端處更為明顯，那是最普通的。這是因為局部效應(yīng)，這像未加工表面上 的已硬化層，這效應(yīng)是由前面的切削引起的工件硬化造成的。不只是切削，還有像氧化皮，刀刃產(chǎn)生的局部高溫也都會引起這種效應(yīng)。這種局部磨損 通常稱作為凹坑性磨損，而且偶爾是非常嚴(yán)重的。盡管凹坑的出現(xiàn)對刀具 的切削性質(zhì)無實質(zhì)意義的影響，但凹坑常常逐漸變深，如果切削在繼續(xù)進 行的話，那么刀具就存在斷裂的危機。如果任何進行性形式的磨損任由繼續(xù)發(fā)展，最終

22、磨損速率明顯地增加而刀具將會有摧毀性失效破壞，即刀具 將不能再用作切削，造成工件報廢，那算是好的，嚴(yán)重的可造成機床破壞。 對于各種硬質(zhì)合金刀具和對于各種類型的磨損，在發(fā)生嚴(yán)重失效前，就認(rèn) 為已達到刀具的使用壽命周期的終點。然而對于各種高速鋼刀具，其磨損 是屬于非均勻性磨損，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)其磨損允許連續(xù)甚至到嚴(yán)重失效開始，最有意義的是該刀具可以獲得重磨使用，當(dāng)然，在實際上，切削時間遠(yuǎn)比 使用到失效的時間短。以下幾種現(xiàn)象之一均是刀具嚴(yán)重失效開始的特征： 最普遍的是切削力突然增加，在工件上出現(xiàn)燒損環(huán)紋和噪音嚴(yán)重增加等。自動夾具設(shè)計用做裝配設(shè)備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動到夾具中心上，以 確保零件從傳送機上

23、或從設(shè)備盤上取出后置于已定位置上。然而在某些應(yīng) 用場合、強制零件移動到中心線上時，可能引起零件或設(shè)備破壞。當(dāng)零件 易損而且小小振動可能導(dǎo)致報廢時，或當(dāng)其位置是由機床主軸或模具來具 體時，再或者當(dāng)公差要求很精密時，那寧可讓夾具去適應(yīng)零件位置，而不 是相反。為著這些工作任務(wù)，美國俄亥俄州Elyria的Zaytran公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西類柔順性夾具。因為夾具作用力和同步化 裝置是各自獨立的，該同步裝置可以用精密的滑移裝置來替換而不影響夾 具作用力。夾具規(guī)格范圍是從0.2英寸行程，5英鎊夾緊力到6英寸行程、400英寸夾緊力。現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來越小而產(chǎn)品的各種規(guī)格 變化最大。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計劃、批量和產(chǎn)品設(shè)計的 變更而顯得特別脆弱。這種情形正迫使許多公司更多地致力于廣泛的合理 化改革和前面提到過情