機械專業(yè)英語翻譯

1、 第一單元 極限與公差幾何精度設計是在機械制圖上使用的一個三維國際工程設計語言。這個語言主要由符號組成，這些符號是清楚地定義在由美國機械工程協(xié)會出版的ASME Y14.5M-1994中。這個制圖標準在北美使用和全世界都認同。它代替了更早的ANSI Y14.5M-1982標準和已經(jīng)發(fā)展到幾乎等同于它的ISO副本。這個標準在確定使用各種幾何符號的方式和在清楚地展示設計者的意圖的其他方法上是完善的。幾何精度設計的合理使用保證了工程設計想要的形狀、配合和功能，沒有在車間的假想或每個人都詮釋不同的精細制作的筆記。幾何精度設計將通過在整個工程設計、制造和品質(zhì)功能中提供相同的解釋，增加制造公差，提升效率和品

2、質(zhì)來節(jié)約公司花銷。我們的經(jīng)驗表明許多設計者、車間和品質(zhì)控制人員，盡管在幾何精度設計工作了許多年，但還是沒有完全了解要求和沒有利用到幾何精度設計的所有優(yōu)點。 設計和生產(chǎn)系統(tǒng)，復雜性，電算化，和全球制造對準確的工程圖紙?zhí)岢隽藦娭菩砸?。功能測量，刀具，零件尺寸和制造受益于幾何精度設計。幾何精度設計的學習是重要的，因為它是設計、制造過程和質(zhì)量三者溝通的粘合劑。制造，設計系統(tǒng)需要一個易懂的語言，否則，它是不一致的和不可用的。一門技術語言被定義為一個標準，這個被廣泛使用的標準是ASME Y14.5M-1994。我們的目的是讓幾何精度設計和制造過程協(xié)調(diào)一致。你可以已經(jīng)在計算機輔助設計課或制圖課上接觸到幾何

3、精度設計。 第二單元 力學概論力學的基本概念：力學是用來處理運動，時間和力的科學分析的分支，它由靜力學和動力學組成。靜力學研究靜態(tài)系統(tǒng)的分析，這時，時間不是一個考慮的因素;動力學則是隨時間變化的系統(tǒng)。力是通過相配合的表面?zhèn)鬟f到機器各個構件的。例如，從齒輪到軸或一個齒輪通過嚙合齒傳動到另一個齒輪或連桿通過軸承傳到杠桿，從V帶到滾輪或從凸輪到傳動件。有許多理由都必須知道力的大小。力在邊界及配合表面的分布必須要合理，其強度必須在構成表面的材料的工作極限內(nèi)。例如，如果作用在套筒軸承上的力太大，將會把油膜擠出，并導致金屬表面的膠合，過熱和軸承過快失效，動力學的研究主要是確定李的大小、時間和位置。下面將說

4、明一下我們這方面的研究力：我們最早的關于力的想法是源于我們對推、舉和拉河中物體的需要。因此力是一個物體對另一個物體的作用。自覺對力的聯(lián)系包括力作用的位置，方向和大小，這些稱為力的特性。 物質(zhì)：物質(zhì)是一種材料或實物，如果它完全封閉則稱為物體。 質(zhì)量：牛頓吧質(zhì)量定義為物體的數(shù)量，由體積和密度來衡量。這定義并不是很多人滿意的，因為密度是單位體積的質(zhì)量。通過猜想我們可以諒解牛頓，可能他并不認為那是個定義。然而，他已經(jīng)認識到了一個事實，那就是所有的物體都具有不同于重量的內(nèi)在性質(zhì)。所以，盡管月球重量不同于地球重量，但一塊月球上的巖石仍有特定不變的本質(zhì)數(shù)量。這個恒定的本質(zhì)數(shù)量或物質(zhì)食糧就是巖石的質(zhì)量。 國際

5、單位制最大的有點事它對任何物體有且僅有一個單位。長度的單位為米，質(zhì)量的單位為千克，力的單位為牛頓，時間的單位為秒等等。為了和這種特性保持一致，就要求一個給定的單位或詞不能僅一個被認可的技術名稱在二個物理量中使用。然而，習慣叫做“重量”的這個詞已經(jīng)在技術和非技術領域廣泛使用，表示著物體所受的引力和其本身質(zhì)量。 粒子：粒子就是指尺寸小到可以忽略的物體。 剛體：物體要么是彈性的，要么是塑性的，只要作用上力都會產(chǎn)生變形。當物體形變量很小時，通常將其假想為剛體，即沒有變形的能力，作此假想以便簡化分析。 可變形的物體，作為應力和應變是由將要分析的作用力所提供的，則剛體假說將不再適用。因此我們認為物體時可變

6、形的。這種分析常稱為彈性物體分析，兵并應用這附加的假說，即在力作用范圍內(nèi)，物體仍保持彈性。 牛頓定律，牛頓三大定律是： 牛頓第一定律：如果一對平衡力作用在一個質(zhì)點上，那么這個質(zhì)點仍將保持靜止或勻速直線運動。 牛頓第二定律：如果作用在質(zhì)點上的力不是平衡的，則該質(zhì)點將經(jīng)歷一個加速度且加速度與合理大小成比例，沿合力方向。 牛頓第三定律：當一對質(zhì)點相互作用，作用力與反作用力其大小相同，方向相反，作用在過二個質(zhì)點的直線上。 2，力和力矩： 當一個物體從一個組成系統(tǒng)中聚集到一起，任意兩物體間相互作用的力稱為約束力。約束力使物體以特定的方式運動。作用在系統(tǒng)上的力稱為作用力。 有的力在作用中并沒有實際的物理接

7、觸。例如，電力磁力和引力。有許多，但不是大多數(shù)的力我們會涉及到。這些力是通過物理的或機械上的接觸相互作用的。 力是個矢量，力的要素是：力的大小，方向和作用點。力的方向包括那條沿力的指向為方向的直線。因此力可能沿直線正向，也可能沿直線反向。二個大小相等，方向相反，作用不共線的合力。任意二個這種力作用在物體上將會形成一個力偶，力臂是作用線的垂直距離，作用和面是通過二個作用力的平面。第三單元 簡單機械 圖3-1給出了直杠的三種布置情況，每個例子中是支點；是作用力，作用在點上；是載荷，作用在點上，當杠桿處于平衡時，為使杠桿繞轉動的趨勢必須與載荷使杠桿往反方向旋轉的趨勢相平衡。忽略在支點上的摩擦力，以上

8、關系可用數(shù)學式表達為：從上式可以看出，施加的作用力乘以支點到一作用點應等于另一側的乘積，從這可以導出“機械效率”這個量，它等于載荷除以作用力：機械效率圖中如果，就意味著磅的載荷能被磅的為所平衡。如果力稍超過這個數(shù)值，杠桿將會隨著為的增大而繞點旋轉，為比載荷增加得更快更大，這也是機械效率，但應忽略摩擦力的作用，顯然，、間的距離越短，杠桿的力放大八月入越大。圖的布置情況可在鉗子和剪刀上找到，而圖的情況可在手推車中找到，相相當是車輪，為載荷，力由操作者施加在手柄上。圖中，杠桿的作用于是作為一種運動放大裝置，它用在腳踏板上來驅動一些小機械。腳踏板上的小運動可在產(chǎn)生大運動。圖中所示的差動滑輪就是基于杠桿

9、原理。半徑為的輪和半徑為的輪固定在軸上，并可以轉動。力是由一條位于輪邊緣一個槽中的繩子所提供的，載荷 W由繞在驅動軸上的繩子來提升。當驅動軸靜止時，力P促使軸的轉動趨勢與W促使軸的轉動趨勢相等，且方向相反。忽略軸承摩擦力的話，力P和大輪半徑R的乘積將等于載荷W與驅動軸半徑的乘積：P*R=w*r機械效率還是等于W/P，也等于輪R與驅動軸R的比值。這種情況和杠桿類似。然而杠桿只能移動載荷很短的距離。而差動滑輪能移動開荷 的距離，只限制于線強長度。當輪A和繩由裝輻條的輪代替時，差動涔輪就僅適于從井里提升一桶桶的水。然而更重要的是差動滑輪的原理在許多工具和機械中是很顯而易見的。例如，螺刀，由手提供的力

10、作用在大半徑上就能在小半徑上轉化出很大的力作用在螺釘上?；喪且环N最基本的簡單機械之一。它從根本上說是由一個輪子和一個支承組成，輪子的輪邊帶有槽，槽上繞著柔軟的繩子，而支承有如固定的或可動的軸承組，一個往下的拉力會產(chǎn)生一個大小相同的向上的力。圖3-1E中滑輪和可動組B結合時，如果飯略摩察力的話，繩中所有點的張力P是一樣的，因此在繩松開的這邊給定一個向下的拉力，將可以提起這個拉力兩倍的重物W，而重物W的上升速度交為繩移動速度的一半。因此機械效率為2倍，若使用種種帶有固定的和可動的軸承組的滑輪組合，那機械效率將比2倍還要大。例如熟知的軸承級和滑車組合就是一種基本的力放大裝置?，F(xiàn)在來考慮一下圖3-2

11、中楔的運動。它由力P向左邊擊打。當角度Q越小，摩擦力F也越小時，以r表示的分力N將會越大。對于任一楔表面的粗糙度以及對奕的摩托車擦力，如果角Q大于一個給定值，即使力P撤掉后，楔仍會保持原位或像粘住了?？尚ňo的錐度在機床主軸中常用來夾撫持切削刀具，如鉆頭鉸刀。其它應用楔原理的機械裝置有木刨， 子，刀，金屬世削刀具和凸輪絲杠可以認為是楔錐在一個圓柱體上。絲杠是由在實心圓柱上切削出連續(xù)不斷的槽所形成的，這些被實心材料分開的，連續(xù)的，圓周的槽稱為螺紋。螺紋和槽都是螺旋形的。如果將圖3-3右側所示的圖ACCAH上線段AB和BD 在左側直徑為d的圓柱上，將會形成1。5圖的螺旋。其對應的軸向距離l稱為導程。

12、導程角是用來度量螺旋的傾斜角。一些早期的螺釘，其切削方法類似于用展開的如圖3-3左邊的螺旋一條柔軟的金屬薄板，以右螺角形式，纏繞在圓柱形毛坯上，以便右角的一臂能平行于軸線，斜邊用在圓柱上形成螺旋，用作切削螺旋槽的導向。如果滑動無件被約束為沿平行圓柱軸線運動，如圖3-3中的F，沿著軸線00運動，它就能被圓柱體的旋轉、螺旋或是拉直螺旋的平移所驅動。另一種情況，楔的運動是很明顯的。如果螺帽的一部分構件F，它限制了旋轉運動但軸向運動是自由的，絲桿螺帽組合將會把螺旋運動轉化成第四單元 機構基本類型 機構的目的是為了傳遞運動，而不管機構有沒有變更。雖然機構有許多中組成形式，但總的來說只有三種分類，如圖4-

13、1所示圖中的每種機構，桿2和桿4都是通過O點和Q點聯(lián)接到桿1的。這兩種機構的運動傳遞方式如圖4-1所示：（A）通過柔性的包裹聯(lián)接器傳遞，如皮帶，繩子，纜和鏈條等；（B）通過直接接觸傳遞，如用凸輪，齒輪或是摩擦輪；（C）用剛性的聯(lián)接桿或聯(lián)軸器傳遞。在各種情況中桿2都是驅動件，它以每分鐘n2轉的轉速轉動，而桿4是從動件，以每分鐘n4的轉速轉動，對于這三種情況，桿2和桿4的轉速比是由Of的長度與Qf的長度比值所決定的。圖4-1A中由于點f固定與OQ的中心，所以它的速率是一個常量，在圖4-1B和4-1C中，由于點f將會隨著物體的轉動而移動，故其速率是變化的。直接接觸的物體能設計成只會擺動，如圖4-1B

14、，或只會持續(xù)轉動。在所有的情況中，點f都是位于有公法線和中心線的交點上。直接接觸機構 在大多數(shù)的情況中，直接接觸的表面互相之間是滑動的，并僅僅只有滑動運動。這樣表面情況是很容易惡化的。而在特定的條件下，表面磨損不厲害的純滾動接觸具有更高的效率。如果其他條件滿足了，物體將會以勻速傳遞運動。這些特定的情況在齒輪聯(lián)接和凸輪聯(lián)接中是很有用的。純滾動的條件是接觸點位于中心線上。共有三種純滾動接觸的情況，當兩物體是圓柱體時，公法線和中心線是重合的，所能傳遞的載荷是由其表面摩擦所決定的，這就是所謂的基于摩擦的滾動。對于不依賴于摩擦的驅動，其公法線一定不能穿過驅動件或從動件的中心。忽略摩擦，且兩相互接觸物體間

15、的力沿著法線作用時，當力的作用線沒有穿過從動件的轉動樞軸線時，從動件將被主動驅動。圖4-1B中的物體，接觸點在P，提供主動驅動。任一直接接觸物體，其速率比的公式中唯一的變量就是圖4-1B中點f的位置。因此，保持勻速或恒定速率比的條件是公法線在一些固定點上通過中心線。盡管法線可能會轉動，但只要它在相同點通過中心線，速率比將會保持恒定。對于大多數(shù)給定的物體形狀或輪廓，另一物體的，輪廓都能被構造出來，用于以勻速速率傳遞運動。這就是共軛輪廓。其本身就是存在能傳遞共軛運動的數(shù)學曲線；擺線和漸進線就是其中的兩種；用于齒輪輪齒中。擺線就是跟蹤空間中滾動輪邊緣的一點所形成的軌跡。輪齒的輪廓是跟蹤小圓邊緣的一點

16、在大圓內(nèi)外側滾動所形成的軌跡。漸開線就是處于大圓的內(nèi)外側，漸開線就是跟蹤小圓邊緣一點沿大圓內(nèi)外側滾動所形成的軌跡。漸開線也是跟蹤從圓柱體上展開的線上的一點所形成的軌跡。通過研究一對漸開線的接觸能很好地理解兩漸開線輪齒表面的相互作用方式。圖4-2中，由基圓1和基圓2產(chǎn)生的兩條漸開線通過點m、f和n想聯(lián)接，且應注意到由于基圓2比基圓1大，漸開線便有不同的形狀。第五單元 連桿機構連桿機構也許可以定義為實體物體或連桿的載體，其中每根桿件通過銷聯(lián)接（鉸鏈）或滑動接頭至少和其他兩個桿件相聯(lián)接。為了滿足這個定義，連桿機構必須形成一個無限的封閉的鏈或一系列封閉的鏈。很明顯，由很多桿聯(lián)接的鏈與只有一個桿相比，其

17、性能是不同的。這在機械上就提出了一個非常重要的問題，那就是為傳遞運動而給定機構的適應性問題。其適應性取決于桿件和街頭的數(shù)量。 自由度，三桿機構（包括三桿聯(lián)接在一起的）很明顯是一個剛性框架；連桿之間不可能有相對運動，為了表達四桿機構中連桿的相對位置，只需知道任意兩桿間的夾角。（算上固定連桿OQ，圖5-1C所示機構有4個連桿，因此是四桿機構。）這個連桿機構有一個自由度。要確定五桿機構中連桿的相對位置需要兩個角度，也就是它有兩個自由度。 帶有一個自由度的連桿機構，其運動是有約束的。例如，連桿所有點在其它連桿上的軌跡是固定而又確定的。通過假定連桿上所求軌跡是固定的，并移動與約束相協(xié)調(diào)的連桿，軌跡是很容

18、易得到的或很容易可視化觀察到。 四桿機構。當所受約束的連桿機構中的一個構件固定時，這個連桿機構將變成一個在機械中能夠完成有用的機械功能的機構，在銷連接的連桿機構中，輸入桿（主動桿）和輸出桿（從動桿）通常是以樞軸的連接方式連接到固定桿上的；這個連接桿（連接件）通常既不是輸入桿，也不是輸出桿。由于任意連桿都能固定。如果四種機構中，連桿都不等長，并且都有不同的輸入-輸出關系，那么就能得到四桿機構。這四種機構也就是所謂的基本連桿機構的轉換。 當圖5-1左邊中最短桿a固定時，桿b和桿d就能完成整圈的旋轉運動。這就是雙曲柄機構。若曲柄b以恒定的速度轉動，則曲柄d將以變化的速度作同向轉動。雙曲柄機構本身，或

19、者和別機構聯(lián)接起來時，其曲柄都能提供有用的運動效果，圖中，曲柄b是主動桿，它以勻速率逆時針旋轉；曲柄d為從動件；三者都能同時完成整圈的旋轉運動。但當b轉過150°的角度是，從動桿d只能轉動50°的角度。這就是意味著從B運動到B時，曲柄d將比b轉得慢，而從B運動到B時，d比b轉得快。如果將同樣比例的曲柄d聯(lián)接到包裝機械的主軸上，例如聯(lián)接運動較慢的軸上，那它將會暫停運動或者停頓。這在必須慢速的地方將派上用場。 通過將最短桿a作為主動桿能得到四桿機構的第二種轉換。如圖5-1右所示，在桿a做整圈旋轉運動的同時；其相對的桿，可能在桿b，c，或桿d，卻只能在角的范圍內(nèi)擺動。這稱為曲柄搖

20、桿機構。它是產(chǎn)生帶有急回動作的擺動運動的有用裝置。產(chǎn)生急回運動的原因是：當桿a逆時針旋轉時，會帶動桿 c從B擺動到B，其擺過角度為1，而桿c從B擺動到B時，其擺過的角度為2。由于曲柄a的轉速是恒定的，且1大于2，因此搖桿從右擺動到左的時間將長于其它擺動途徑。只有當活動桿件沿一個方向移動，急回裝置快速將桿件送回初始位置時，機械才是做有用功。 圖5-1右所示的極端位置，曲柄a與連接桿b共線，且假定搖桿c為主動桿時，就必須提供方法使從動桿a通過死點。在用腳踏式操作的磨刀機上，腳踏板連接著桿c，磨刀機主軸連接著桿a，就是靠著磨刀機的角動量使桿通過死點。 在四桿機構的第三種轉換中，最短桿a為連接桿，其它

21、的桿件只能擺動，這就是雙搖桿機構。 連桿機構的綜合，在連桿機構中，用圖形法和分析法很容易測定出桿件的位移，速度和加速度。設計或綜合連桿來滿足特定要求就難得多了。還沒有可用的方法來設計雙曲柄機構以滿足給定的輸入-輸出的關系譜。能做的就是調(diào)查一些選定的特定結構的性能特性。并挑選出其中最佳的 在曲柄搖桿機構中，設計者能控制搖桿的擺動角度，并在一定的程度上控制急回。而曲柄和要干的位移，速度和加速度卻無法關聯(lián)起來。 若四桿機構中的連桿總是以相同或相反的方向轉動，并且他們的轉動范圍遠小于180°，那么就有可能將曲柄轉動在3點，4點，5點或者甚至更多的位置關聯(lián)起來。圖形法和分析法都能建立這種關聯(lián)。

22、 第六單元 飛輪 飛輪是一個連接到機械主軸上的重的輪子，它的目的是為了抵消和減輕在機械速度上由所提供的或所需要的動力的造成的速度不均勻性引起的任何波動。飛輪也被用來測試制動器和儲存可以在緊急情況下使用的能量，或者可以在快速釋放時提供大的力。 抵抗一個旋轉物體使其速度發(fā)生變化的辦法是改變它的慣性矩。這個性質(zhì)取決于對旋轉軸的材料的處置上。慣性矩是與物體的每個構件的重量和它們到旋轉軸的距離的平方獲得的乘積成正比。普通幾何形狀物體的慣性矩可以在手冊中得到；對于非普通的形狀，它們可以由整體的積分或者通過經(jīng)驗來確定。從慣性矩的性質(zhì)可知，一個飛輪的材質(zhì)在盡可能離旋轉軸遠的地方集中是最有效的。因此最好的飛輪有

23、一個通過輪輻或圓盤連接到中心輪轂重的輪緣。 一個飛輪的運行情況完全取決于扭矩或作用在它身上的轉動力。如果一個順時針的扭矩作用在一個固定的飛輪一段時間，這個飛輪將獲得一個順時針角度方向的速度，它與平均扭矩乘以時間段的積成正比，與飛輪的慣性矩成反比。如果一個旋轉飛輪受到與它旋轉方向相同的一個扭矩作用，它的速度將提升；反之，速度將下降。飛輪的慣性矩越大，由一個給定的扭矩引起的速度變化將越小。如果沒有扭矩作用在飛輪上，它的速度將不會改變。在一個往復式發(fā)動機的每個旋轉期間作用在曲柄軸上的扭矩都會變化。這種變化是由于在汽缸中的蒸汽或氣壓的不均勻性和連桿（將活塞壓力轉變?yōu)榍S扭矩）與曲柄軸之間的變化的夾角

24、造成的。當曲柄和連桿是共線的，這時將沒有扭矩傳遞給曲柄，每次旋轉這種情況會發(fā)生兩次。在發(fā)動機上飛輪的一個附帶的功能是帶領曲柄軸經(jīng)過這些死點位置。所有的旋轉機械都構件都具有慣性矩和像飛輪一樣都會對扭矩變化作出反應。這些構件啟動、暫?；蛩俣茸兓枰呐ぞ乇环Q之為慣性扭矩或慣性載荷。慣性載荷存在于所有機械中，當機械啟動時它們的存在尤其明顯。飛輪在間歇地傳遞機械功的機械上是特別有用的。例如，在沖床上，在活塞的下行沖程期間沖壓或成型金屬盤所需的大的力才會發(fā)生。在下行沖程的剩余時間，整個上行沖程和沖程之間的時段，機器是空轉的，來自驅動馬達的所需的動力是很低的。使用一個具有傳遞足夠大的扭矩去創(chuàng)造沖孔成型所

25、需的大的力的驅動馬達是不經(jīng)濟的。飛輪作用于儲存在機器空轉時由低動力馬達造成的能量和在下行沖程做工部分釋放部分能量。在1880年代，一個快速旋轉的飛輪被用作魚雷推動系統(tǒng)的動力源；據(jù)報道，在450米的距離將獲得24海里/時的速度。在飛機上，直徑25厘米，轉速52000轉/分鐘的飛輪有足夠的能量去升起和降下起落架。這個飛輪儲能系統(tǒng)重90千克，低于完成相同功能的液壓系統(tǒng)。在公交運輸方面的一個近來（1970年）的應用是在無軌電車上使用飛輪的提議。新型的高密度的鋼輪，重300千克，轉速為每分鐘20000轉，它將允許電車離開電線行駛在臨近十公里的區(qū)域內(nèi)。在飛輪上獲得高密度儲能能力的關鍵在于由材料可以帶動的旋

26、轉引起的離心應力的大小。相同的材料，平的圓盤可以比輪緣形的輪子多儲能百分之50，而錐形的等壓力盤可以比輪緣形的輪子多儲能百分之100。 第八單元 材料的熱處理熱處理是在固態(tài)下加熱和冷卻材料來改變它的的物理性質(zhì)的工藝。根據(jù)所使用的工序，鋼可以被硬化來抵抗切割運動和磨損，或者它可以被軟化來進行進一步加工。結合適當?shù)臒崽幚恚梢韵齼?nèi)部應力，細化晶粒，增加韌性，或生產(chǎn)一個韌性的內(nèi)部和硬的表面的材料。直到熱處理之前，在機械車間制造的大部分產(chǎn)物只有很少的價值或沒有價值。熱處理不僅可以用于鋼上面，也可以用在許多非鐵金屬上面，例如鋁，銅和黃銅。鋼熱處理的工序包括硬化淬火，回火，退火和表面淬火。在許多人處理工

27、藝上，加熱的速度是重要的。熱度以一定的速率從鋼的外部傳導到內(nèi)部。如果鋼加熱太快，外部將會比內(nèi)部更熱，不會得到均勻的結構。如果工件在形狀上是不規(guī)則的，為了消除變形和裂紋，緩慢的加熱速度是更加必要的。工件越重，為了達到均勻的結果，加熱時間必須更久。盡管已經(jīng)達到了正確的溫度，工件也應該保持在這個溫度相當一段時間來使它最厚的截面達到相同的溫度。 1硬化硬化是一個加熱和冷卻的過程來增加它的硬度和拉伸強度，降低延展性，和得到一個良好的晶粒結構。這工序包括在溫度的臨界點加熱金屬，隨后快速冷卻。隨著金屬被加熱，鐵和碳之間發(fā)生物理和化學的改變。這個臨界點或臨界溫度是鋼具有最理想特性的點。當鋼達到在1400到16

28、00華氏度間的某個溫度，如果它被快速冷卻，這個變化對制出硬，又強的材料是理想的。如果金屬緩慢冷卻，它將會變回原本的狀態(tài)。通過把熱的金屬投入水，油或鹽水中（淬火），可以得到所想要的特性。金屬對比之前是非常強和硬的和有更少的延展性。2回火已經(jīng)通過快速淬火硬化的鋼是脆的和不適合于大部分用途。通過回火，硬度和脆性將減少到耐用條件所需要的點。隨著這些性質(zhì)減少，鋼的抗拉強度也會減小，而在延展性和韌性會增加。這個工藝包括了淬硬鋼再加熱到低于臨界范圍的某個溫度，隨后以任何速度冷卻。雖然這個過程軟化了金屬，但它完全不同于退火，在這個過程中回火有助于對物理性質(zhì)的精細控制，和在大部分過程中，回火不會把金屬軟化到退火

29、將達到的程度。最后從硬化金屬完全回火所得到的結構被稱為回火馬氏體。因為硬化金屬的主要成分馬氏體的不穩(wěn)定性，所以回火是合理的。從300到400華氏度的低溫不會造成硬度降低，它主要用于消除內(nèi)部應變。隨著回火溫度的增高，馬氏體的分解將以更快的速度發(fā)生，和在大約600華氏度，變成被稱為回火馬氏體的結構是非?？斓?。回火工藝可以被描述成沉淀和結塊，或滲碳體聚結的工藝。大量滲碳體的沉淀是在600華氏度，這會產(chǎn)生硬度降低。溫度升高會造成碳化物的聚結，而硬度會繼續(xù)降低。3退火退火的主要目的是軟化硬的鋼以致使它可以被機加工和冷加工。通常這是通過加熱金屬到稍稍在形成奧氏體的臨界溫度之上，并保持這個溫度直到工件的溫度

30、處處相同，和那時以一個緩慢的可控速度冷卻以致使工件的表面溫度和中心溫度近似相等來完成的。這個過程被稱為完全退火，因為它消除了之前結構的所有的痕跡，提純了結晶結構，和軟化了金屬。退火也消除了以前在金屬產(chǎn)生的內(nèi)部應力。當硬化的金屬二次加熱到臨界范圍之上，組織將變回奧氏體，和緩慢冷卻，那時將提供足夠的時間完成奧氏體到更軟的結構的轉變。對于亞共析鋼，這些結構是珠光體和鐵素體。通過參考平衡態(tài)圖標，可以注意到過共析鋼退火溫度是更低的，稍稍在A線之上。沒有理由去加熱到A線之上，因為在這個點硬的組織滲碳體開始析出。通過加熱到更低的臨界范圍之上和緩慢冷卻，所有的馬氏體會轉變成珠光體。在鋼里面任何自由的滲碳體都不

31、收這些處理的影響。 第九單元 材料的選擇與機械零件的強度1材料的選擇這些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得非常重要。此外，選擇過程應該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的可以被利用的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染，材料的回收利用.工人的健康及安全等方面的關心經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料，來自國內(nèi)和國際的競爭.對產(chǎn)品維修方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關系已經(jīng)被人們認識得更清楚，新的加工方法的出現(xiàn)通常會促使人們對被加工材料進行重新評價。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前

32、提下獲得滿意的結果，設計工程師和制造工程師都必須認真仔細地選擇，確定和使用材料。制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設計，設計通?？梢苑譃閹讉€明確的階段，（a）總體設計b)功能設計c)生產(chǎn)設計。在總體設計階段，設計者著重考慮產(chǎn)品應該具有的功能。通常要設想和考慮幾個方案，然后決定這種想法是否可行；如果可行，則應該對其中一個或幾個方案作進一步的改進，在此階段，關于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選用，如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。在功能設計或工程設計階段，要做出一個切實可行的設計，在這個階段要繪制出和相當完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材

33、料，通常要制造出樣機或者實物模型，并對其進行試驗，評價產(chǎn)品的功能，可靠性，外觀和適用性等 ，雖然這種試驗可能會表明，在產(chǎn)品進入到生產(chǎn)階段之間，應該更換某些材料，但是，絕對不能將這一點作為不認真選擇材料的借口，應該結合產(chǎn)品的功能，認真仔細地考慮產(chǎn)品外觀，成本和可靠性。一個很有成就的公司在制造所有樣機時，所選用的材料應該和其在生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術，這樣做對公司是很有的。功能完備的樣機如果不能根據(jù)預期的銷售量經(jīng)濟地制造出來，或者是樣機與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機就沒有多大的價值。設計工程師最好能在這一階段全部完成材料的分析，選擇和和確定工作，而

34、不是將其留到生產(chǎn)設計階段去做。因為，在生產(chǎn)設計階段材料的更換是由其他人進行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解可能不如設計工程師。在生產(chǎn)設計階段中，與材料有關的主要問題是應該把材料完全確定下來，使它與現(xiàn)有的設備相一對一，能夠利用現(xiàn)有設備經(jīng)濟地進行加工，材料的數(shù)量能夠比較容易地保證供應。在制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料作一些更改的情況，經(jīng)驗表明，可以采用某些理家材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費的代價要高在生產(chǎn)設計階段做好材料選擇工作，可以避免大多數(shù)的這種材料更換情況，在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料的。當然，這些新核燃料可能

35、降低成本，改進產(chǎn)品性能。但是，必須對新材料進行認真的平價，以倚其所有性能都被人們所了解。應當時刻牢記，新材料的性能和可靠性很少能像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。產(chǎn)品的責任訴訟迫使設計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序，在材料選擇過程中，五個最覺的問題為：（A）不了解或者未能利用關于材料應用方面的最新和最好的信息資料（B）未能和考慮產(chǎn)品可以的合理用途，如有可能，設計人員還應進一步和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果 。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的控告生產(chǎn)

36、大家，并且贏得判決（C）所使用材料的數(shù)據(jù)不全或者有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當具長期性能數(shù)據(jù)是如此的時候（D）質(zhì)量控制方法不適當和經(jīng)驗證明由一些完全 不稱職的人員選擇材料。 通過對上違一個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結論，對這些問題的分析和研究以給避免這些問題的指明方向。以往采用最好的材料選擇辦法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責任訴訟，設計人員工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行最佳選擇，可以大減少訴訟的數(shù)量。因為所生產(chǎn)的壓痕尺寸的函數(shù)，這表明由于硬度是非破壞性試驗，而且不需要專門的，因而硬度是一個容易測量的性能，通常可以直接在實際的機械零件上進行硬度試驗。第十單元 車床及其他機床車床1. 車床用于旋轉

37、工件，并朝著生成所需要加工的表面方向進給切削刀具。2. 最常見的車床形式是圖10-1a中以圖解方式顯示的六角車床，它由一個支撐著床頭箱，拖板和六角刀架的水平床身組成，工件夾在卡盤和夾頭中，或者安裝在機床主軸端部的花盤上。3. 工件的旋轉由一臺電機通過一個齒輪系驅動主軸提供。4. 切削刀具安裝在橫向滑板及六角刀架上，在橫向滑板上的刀具在平行于工件旋轉軸線方向或在工件旋轉軸線的法線方向驅動或給進。六角刀架可以通過分度頭將各種刀具定位并可以沿車床的床身方向驅動或給進。5. 現(xiàn)代六角車床由計算機控制所有工件和刀具運動，這些車床稱為計算機數(shù)字控制(CNC)車床，而且刀具或橫向滑板可以在水平面上的任一方向

38、進給以使工件上產(chǎn)生所需的廓形。6. 圖10-1b說明的是通過工件旋轉以及托板沿車床床身運動所產(chǎn)生的柱面，這一工序稱為外圓車削。7. 車床設定的進給運動也就是工件每轉一圈刀具移動的距離，機床的進給量f的定義是：刀具或工件每一行程或每轉一圈，刀具相對于工件在進給運動的方向的位移，這樣，為了車削長度為Lw的柱面，工件的轉數(shù)是Lw/f,則加工時間Tm由下式給出的Tm=Lw/(fnw)，式中nw是工件的旋轉速度。8. 在此應當強調(diào)t，是刀具沿工件走一次（一次切削）的時間，但是，這一次通過并不意味著加工工序的完成，如果首次切削用于以高進給來去除大量材料（粗切），在操作過程中產(chǎn)生的力將有可能引起機床結構的明

39、顯撓曲，引起的精度損失可能需要以小進給量進一步加工（精切），使工件直徑在規(guī)定的界限內(nèi)并提供光滑的加工表面。由于這些原因，在粗切時常被加工成稍大一點的尺寸，留下少量材料在隨后的精加工中去除。立式鏜床9. 水平主軸的車床不適于車削沉重的大直徑工件，否則機床主軸的軸線將不得不升高到機床操作工夠不到固定刀具或固定工件的裝置的高度，此外，在垂直的花盤上安裝零件或在頂尖之間支撐零件會有困難，因此使用了一種與車窗相同的工作原理，但具有垂直軸線的機床并稱為立式鏜床（圖10-2），這種機床像車床那樣旋轉工作并向刀具施加連續(xù)的,線性的進給運動。10. （立式鏜床）使用單刃刀具，而且進行的作業(yè)一般限于車削，端面車削

40、和鏜削。11. 便于定位大型工件的水平工件臺由一個帶有徑向T型槽的，起夾持作用的旋轉工作臺構成臥式鏜床12,這里介紹的另一種實用單刃刀具并具有旋轉主運動的機床是臥式鏜床（圖10-3），這種機床主要用于沉重的圓柱形工件，在這種工件內(nèi)有一個待加工的內(nèi)圓柱形表面，一般講，在描述機床時，使用臥式或立式來講。兩個詞指的是提供主運動的機床軸（主軸）的姿態(tài)，可見，在臥式鏜床中，主軸是水平的。13,此類機床的主要特征是，工件在加工過程中保持靜止，所有造型運動都施加在刀具上。最常見的加工工序是鏜削，如圖所示，鏜削是通過旋轉刀具來實現(xiàn)的，刀具安裝在與主軸相連接的鏜桿上，然后沿旋轉線進給主軸，鏜桿和刀具的進給是用于

41、移動工件的機床運動只是用來給工件定位，在進行加工時一般不使用，端面車削工序可以通過使用專門刀具架（圖10-4），在其旋轉時徑向進給刀具來實現(xiàn)。此外先前推導的鏜削和端車加工時間和金屬切削率的公式仍將適用。刨床14,刨床適用于在非常大的部件上加工平面，在這種機床（圖10-5）上，線性運動作用在工件上，二刀具則垂直于該運動的方向進給，主運動通常利用變速馬達通過齒條與齒輪傳動來實現(xiàn)，而且進給運動是斷續(xù)的工序用提供的T型槽固定在機床的工作臺上，加工時間tm和金屬切削率zw可以按下面公式估算：tm=bw/(fnr),式中bw是待加工面得寬度。Nr是切削行程的頻率，f是進給量，金屬切削率zw由下式給出zw=

42、fapv，式中v是切削速度，ap是切口深度（去除材料層的深度）第十一單元基本的加工工序切削、鏜削、和磨削基本的加工工序機床是從早期的埃及人的腳踏動力車床和約翰。威爾金森的鏜床發(fā)展而來，它們用于為工件和刀具兩者提供堅固的支撐并且可以精確控制它們的相對位置和相對速度。基本上講，在金屬切削中一個磨尖的楔形工具以緊湊變形的切削形式從有韌性的工件表面去除一條很窄的金屬。切削是一種廢棄的產(chǎn)品，與其他工件相比它相當短但是比未切削的部分厚度有相對的增加。機器表面的幾何形狀取決于刀具的形狀和加工操作過程中刀具的路徑。大多數(shù)加工工序產(chǎn)出不同幾何形狀的部件。如果一個粗糙的圓柱形工件繞中心軸旋轉而且刀具穿破工件表面并

43、與旋轉中心平行的方向前幾，就會產(chǎn)生一個旋轉面，這道工序叫做車削。如果以類似的方式加工一根空心管的內(nèi)部，則這道工序叫鏜削。制造一個直徑均勻變化的錐形外表面叫做錐體車削。短的錐面或柱面也可以仿形車削。如果刀具尖端以一條半徑可變的路徑前進，就可以制造出像保齡球桿那種仿形表面。如果工件足夠短（約1英寸）而且支撐具有足夠的剛性，仿形表面可以通過進給一個垂直于旋轉軸的仿形刀具來制造。常常需要的是平坦的或平的表面。它們可以通過徑向車削或端面車削來完成，期中刀具尖端沿垂直于旋轉軸的方向運動。在其他情況下，更方便的是固定工件不動；以一系列直線式切削的方式使刀具橫過工件作往復運動，在每次切削行程前具有一定橫向進給

44、量。這一工序叫做刨削，是在牛頭刨床上進行的。對于大一些的工件，很容易保持刀具固定不動，而像龍門刨削那樣在其廈門拉動工件。仿形面可以通過使用仿形刀具來制造。在每次往復時進給刀具。也可以使用多刃刀具。鉆削使用兩刃刀具，孔深可達鉆頭直徑的510倍。不管是鉆頭轉動還是工件旋轉，切削刃與工件間的相對運動是一個重要的因素。在銑削操作中，有許多切削刃的旋轉銑刀與工件相接合，這種工件相對銑刀運動緩慢。根據(jù)銑刀的幾何形狀和進給的方式，可以加工出平面和仿形面。可以使用水平或垂直旋轉軸，工件可以沿三個坐標方向中的任意一個進給。基本的機床機床用于以切削的形式從韌性材料上去除金屬來加工特殊幾何形狀和精密尺寸的部件。切屑

45、是廢品，其變化形狀從像鋼這樣的韌性材料的長的連續(xù)帶狀到鑄鐵形成的易于處理、徹底斷掉的切屑，就處理的觀點來講，不想要長的連續(xù)帶狀屑。機床完成5種基本的金屬切削工藝：車削，刨削，鉆削，銑削和磨削。其他所有金屬切削工藝都是這5種基本工藝的變形。因此，僅有4種使用專用可控幾何形狀的刀具的基本機床：1、車床2、刨床3、鉆床4、磨床。例如：鏜削是內(nèi)部車削：鉸削、攻絲和平底锪孔是修改已鉆好的孔，與鉆削有關；滾齒與切齒基本上是銑削作業(yè)；弓鋸削和拉削是刨削和研磨的一種形式；而研磨、超精加工、拋光和磨光則是磨削和研磨切削加工作業(yè)的各種變化形式。磨削工藝形成碎屑，但是磨粒的幾何形狀不可控制。不同加工工藝切削材料的量

46、和速度可能很大，如在大型車削作業(yè)或極小，如研磨或超精加工作業(yè)，只有表面高出的點被去除。機床完成3種主要功能：1、剛性支撐工件或工件的夾具以及切削刀具；2、提供工件與切削工具間的相對 運動；3、提供了一定范圍的進給和速度，通常每種情況有432種選擇。加工中的速度和進給切削速度、進給和深度是經(jīng)濟加工的3個主要變量，其他變量還有工件和刀具材料，冷卻劑以及切削刀具的幾何形狀，金屬切削的速率和加工所需的功率就取決于這些變量。切削深度，進給和切削速率是在任何金屬切削作業(yè)中都必須建立的機器設置，它們都會影響切削力，功率和對金屬切削的速率。切削的深度是唱針進入唱片的量或者是槽的深度。切削速度由任意時刻唱片表面

47、和對于拾音器臂內(nèi)的唱針的速度來表示進給由唱針每圈徑向向內(nèi)的前進量或者把兩個相鄰槽的位置間來表示可以通過把它們與留聲機的唱針和唱片相比較給出其定義。 第十二單元 計算機輔助設計好的工程設計需要保證一個部件或機構正確的運轉和持續(xù)相當長的一段時間。此外，在設計過程的功能性因素包含重量，強度，熱性能，運動學和動力學。第十五單元 柔性制造、一、 柔性制造的定義制造的演變用圖表示為一個連續(xù)統(tǒng)一體，如圖15-1所示。如此圖顯示的那樣，制造的過程和系統(tǒng)處在把手工操作到最后實現(xiàn)全盟的集成制造的過度狀態(tài)。計算機集成制造的前一步叫做柔性制造。柔性在現(xiàn)代制造環(huán)境中是一個重要的特征。它意味著一個制造系統(tǒng)是用途多且適應性

48、強，同時又能進行產(chǎn)量相對較大的制造。柔性制造系統(tǒng)是多用途的，這是因為它能制造多種多樣的部件。它適應性強，因為它能很快地加以改變來制造完全不同的另一種部件。這種柔性在競爭激烈的國際市場上可能成敗有別。這是一個平衡的問題。獨立的計算機數(shù)字控制（nc）機床有著高度的柔性，但是只能處理批量相對較小的制造。正相反，系列連鎖生產(chǎn)線能進行批量較大的制造，但都不很靈活。柔性制造試圖運用工業(yè)技術在靈活的與制造運行間達到最佳的平衡。這些工業(yè)技術包括自動化的材料、處理，成組技術及計算機和分布數(shù)字控制。柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一個獨立的機床或一組機床服務于一個自動材料處理系統(tǒng)。它是由計算機控制的而且有對刀具處理的能力。由于他有刀具處理能力并受計算機控制，這樣的系統(tǒng)可以不斷的重新配置來制造更加多樣的部件，這就是它被稱作柔性制造系統(tǒng)的原因。一個制造系統(tǒng)要成為柔性制造系統(tǒng)必須具備的要素有：1、計算機控制2、自動處理材料能力3、刀具處理能力柔性制造向全面集成化制造的目標邁進了重要的一部。它實現(xiàn)了自動制造過程的集成化。在柔性制造中，自動化的制造機器（如車床、銑床、鉆床）和自動化材料處理系統(tǒng)之間，通過計算機網(wǎng)絡進行即時的溝通。這是小規(guī)模的集成，圖15-2是柔性制造系統(tǒng)的一個樣例。二、柔性制造的概況通過綜合幾個自動化的制造概念，柔性制