本文關(guān)鍵詞：機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

材料和熱加工

機(jī)械學(xué)的基本概念

功是力乘以該力作用在物體上使物體移動(dòng)的距離。功用公斤·米來(lái)表示。1公斤·米等于1公斤力作用于物體上使物體移動(dòng)1米的距離。例如，一項(xiàng)工作需要提升一臺(tái)300公斤重的設(shè)備到兩米半高的卡車(chē)上，那么就需要750公斤·米的功。由于沒(méi)有一個(gè)人能直接舉升300公斤重，因此必須使用一種裝置去調(diào)節(jié)所需要的可以控制的作用力。常見(jiàn)的裝置是一個(gè)斜面——在這個(gè)例子中，一個(gè)傾斜在地面和卡車(chē)之間的承載斜板，如果斜板有10米長(zhǎng)，摩擦力忽略，那么就需要75公斤的力將機(jī)器滾上斜板。總功仍然是750公斤·米（用75公斤乘以10米），但作用力已經(jīng)被改變，于是乎其所需的最大外力僅僅是75公斤。

使所需的作用力減少，同時(shí)這個(gè)較小的作用力使所通過(guò)的距離增加，這樣的裝置被稱為力放大器。機(jī)器裝置也可放大速度和距離。掃帚就是一個(gè)速度和距離放大器的例子。因?yàn)樗言谑直陷斎氲牧途嚯x在掃帚的尾部轉(zhuǎn)變成較小的力和較長(zhǎng)的距離。由于與輸入距離的同樣時(shí)間里掃帚的尾部走過(guò)較大的距離，因此其速度也就增加了。機(jī)器裝置除了放大力和距離之外，也能改變運(yùn)動(dòng)的方向。

效率和機(jī)械效益是用來(lái)測(cè)定機(jī)械裝置性能的。效率定義為輸出的相對(duì)有用的機(jī)械功，它以占輸入功的百分率來(lái)表示。效率總是要比100％小，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)零件之間有摩擦損失。像剛才所舉的那部機(jī)器的例子那樣，如果某些人把該機(jī)器滾上斜板，他們可能發(fā)現(xiàn)那要花84公斤的力。這9公斤的差額就是需去克服滾子和軸承阻力的力。在這種情況下該機(jī)器裝置將具有89％的效率。如果他們?cè)跊](méi)有滾子情況下，把冷凍機(jī)滑移上斜板，所需的力可能是215公斤或更大，那么效率就小于35％。理想機(jī)械效益是忽略摩擦損失并等于輸入力移動(dòng)的距離除以負(fù)載移動(dòng)的有效距離。作為力放大裝置，輸入的距離要比負(fù)載的距離大，而理想的機(jī)械效益是比1要大的。在承載斜板例子中，該理想機(jī)械效益是4，因?yàn)樵撦斎刖嚯x是10米，（斜板長(zhǎng)度）而有效負(fù)載移距是2.5米（該負(fù)載移動(dòng)的垂直距離）。斜面就是一個(gè)力放大裝置。作為速度放大裝置，輸入距離是要比負(fù)載距離小的，而理想的機(jī)械效益亦比1要小。簡(jiǎn)易改變運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)器裝置具有一個(gè)等于1的理想機(jī)械效益。其實(shí)際機(jī)械效益包括了摩擦損失并等于實(shí)際輸出力除以實(shí)際輸入力。在承載斜板例子中的實(shí)際機(jī)械效益在有滾子條件下，大約是3.6，無(wú)滾子條件下，大約是1.4。

塑性理論的基本假設(shè)

在金屬成形中應(yīng)用塑性理論的目的是要探索金屬成形的塑性變形機(jī)理。這樣，調(diào)研可提供以下的分析和判斷：（a）金屬的流動(dòng)性（速度、應(yīng)變和應(yīng)變率），（b）溫度和熱傳導(dǎo)，（c）材料強(qiáng)度的局部變化或流動(dòng)應(yīng)力和（d）應(yīng)力，成形中的負(fù)載、壓力和能量。這樣變形機(jī)理就可提供決斷：金屬如何流動(dòng)，借助塑性成形可如何去獲得所希望的幾何形狀以及用成形方法生產(chǎn)出的零件具有什么樣的機(jī)械性能。

為了建立金屬變形的可控制的數(shù)字模型（曲線圖形），作出以下幾個(gè)簡(jiǎn)化的但是合理的假設(shè)：

1）忽略彈性變形。然而當(dāng)必要時(shí)，彈性復(fù)原（例如，彎曲回彈情況）和加工中的彈性彎曲（例如，成形加工精度非常接近公差）定要考慮；

2）作為一種連續(xù)體來(lái)考慮材料變形（如結(jié)晶，而晶間疏松和位錯(cuò)是不加考慮的）；

3）單向拉伸或壓縮試驗(yàn)與多向變形條件下的流動(dòng)應(yīng)力相互有關(guān)；

4）各向異性和Bauschinger效應(yīng)忽略不計(jì)；

5）體積保持恒定；

6）用簡(jiǎn)化法來(lái)表示摩擦，如用Coulomb's定律法或用恒剪切應(yīng)力法。這將在后面進(jìn)行討論。 在壓縮應(yīng)力狀態(tài)下的金屬特性更加復(fù)雜。這可以從一金屬圓柱體試樣在兩個(gè)模板之間被壓縮時(shí)怎樣發(fā)生變化的分析中可以看得出來(lái)。當(dāng)工件達(dá)到金屬的屈服應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，塑性變形就開(kāi)始發(fā)生。當(dāng)試樣高度降低時(shí)，試樣隨著橫截面的增加而向外擴(kuò)展。這種塑性變形在克

服工件和模板的兩端之間的摩擦力中發(fā)生。該金屬變形狀態(tài)是受到其復(fù)雜應(yīng)力體系所支配。這應(yīng)力體系可從單一的、單向的到三維的即三向發(fā)生變化。有一個(gè)由模板施加的應(yīng)力和有兩個(gè)由摩擦反力引起的應(yīng)力。如果模板與工件間無(wú)摩擦，工件就在單向壓應(yīng)力下發(fā)生屈服，正像其受到拉伸載荷作用時(shí)的情形一樣。而且壓縮的屈服應(yīng)力跟拉伸屈服應(yīng)力極端一致。由于摩擦力的存在而改變了這一狀況，故需要更高的應(yīng)力才能引起屈服。為了找到拉伸屈服應(yīng)力與三向應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力值之間的數(shù)量關(guān)系，已經(jīng)做了很多嘗試。對(duì)于所有的金屬在三向載荷作用下的各種情況下，包括各種塑性屈服試驗(yàn)情況中均未發(fā)現(xiàn)單一的（應(yīng)力、應(yīng)變）關(guān)系。已經(jīng)存在的若干個(gè)建議使用的塑性屈服理論，其中每一種理論只能在一定的范圍內(nèi)有效。在考慮使用這些理論之前，研究三向應(yīng)力體系并創(chuàng)立既利用數(shù)量關(guān)系又利用圖解技術(shù)的解題方法，那是必要的。對(duì)于三維應(yīng)力狀態(tài)，最方便而有效的方法就是利用莫爾圓，當(dāng)研究塑性屈服的各種復(fù)雜情況時(shí)，你可以很容易地運(yùn)算和進(jìn)行處理。

有限元優(yōu)化的應(yīng)用

在結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的情況下，當(dāng)工程師們工作時(shí)，他們需要合理的、可靠的、快速而經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)工具。過(guò)去二十多年里，有限元分析法已經(jīng)成為判別和解決涉及這些復(fù)雜設(shè)計(jì)課題時(shí)的最常用方法。

因?yàn)楣こ讨械拇蠖鄶?shù)設(shè)計(jì)任務(wù)都是可定量的，所以實(shí)踐上，為了快速找到一些可供選擇的設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)令繁瑣的重復(fù)設(shè)計(jì)過(guò)程發(fā)生了深刻的變革。但是，即使是現(xiàn)在，許多工程師仍然使用人工的試湊法。這樣一種方法使得即使是很簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)任務(wù)也變得困難，因?yàn)橥ǔＫǜL(zhǎng)的時(shí)間，需要廣泛的人—機(jī)交互配合，且偏于用設(shè)計(jì)組的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)是以理論數(shù)學(xué)的方法為基礎(chǔ)，改進(jìn)那些對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)過(guò)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)，使其設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化。如果在一部臺(tái)式計(jì)算機(jī)平臺(tái)上能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，那就可以節(jié)省大量的時(shí)間和金錢(qián)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的就是要將對(duì)象極大化或極小化，例如，重量或基頻，主要受到頻響和設(shè)計(jì)參數(shù)方向的約束。尺寸和（或）結(jié)構(gòu)形狀決定著優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。觀察一下作為零件優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，使它變得更容易理解。第一步，包括預(yù)處理分析和后處理分析，正像慣常使用的有限元分析（FEA）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）程序應(yīng)用。（CAD的特點(diǎn)在于根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)建立了課題的幾何圖形）。

第二步，定義優(yōu)化目標(biāo)和響應(yīng)約束。而最后一步，反復(fù)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)作業(yè)。優(yōu)化設(shè)計(jì)程序?qū)⒃试S工程師們監(jiān)督該設(shè)計(jì)步驟和進(jìn)度，必要時(shí)停止設(shè)計(jì)，改變?cè)O(shè)計(jì)條件和重新開(kāi)始。一項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)程序的功力取決于有效的預(yù)處理和分析能力。二維和三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用既需要自動(dòng)進(jìn)行也需要設(shè)計(jì)參數(shù)的結(jié)網(wǎng)性能。因?yàn)樵趦?yōu)化循環(huán)過(guò)程中，課題的幾何條件和網(wǎng)格會(huì)改變，所以優(yōu)化程序必須包含誤差估計(jì)和自適應(yīng)控制。

修改、重配網(wǎng)格和重新估算模式以期獲取特定設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是以輸入初始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)開(kāi)始的。接著，是規(guī)定合適的公差并形成約束條件以獲得最優(yōu)結(jié)果，或最后改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決問(wèn)題。為了使產(chǎn)品從簡(jiǎn)單輪廓圖形到三維實(shí)體模型系統(tǒng)化、系列化，設(shè)計(jì)者必須廣泛接觸設(shè)計(jì)目標(biāo)和特性約束條件。為了易于確定而利用下列參數(shù)作為約束和目標(biāo)函數(shù)的附加特性條件，也將是需要的：重量、體積、位移、應(yīng)力，應(yīng)變，頻率，翹曲安全系數(shù)、溫度、溫度梯度和熱通量。

此外，工程師們應(yīng)該能夠通過(guò)多學(xué)科的不同類型的優(yōu)化分析使多種約束條件結(jié)合起來(lái)。例如設(shè)計(jì)者為了應(yīng)力分析，可以進(jìn)行熱力分析和加熱以變更溫度，也可將多種約束條件，諸如最高溫度、最大應(yīng)力和變形聯(lián)系在一起進(jìn)行研究，然后規(guī)定一個(gè)所希望的基本頻率范圍。目標(biāo)函數(shù)代表著整體模式或部分模式。甚至更重要的是通過(guò)說(shuō)明重量或者成本因素，就應(yīng)該能反映該模式的各個(gè)部分的重要性。

金屬

當(dāng)有了其他各種材料，特別是有了塑料的今天，人類為什么仍然要使用如此之多的金屬材料

呢？那是有益的嗎？通常使用一種材料，是因?yàn)樗芴峁┧璧膹?qiáng)度，所需要的其他性能和低廉的費(fèi)用。外觀也是一個(gè)重要因素。金屬的主要優(yōu)點(diǎn)是它們所具有的強(qiáng)度和韌性。水泥可能是比較便宜的，并常用于建筑上，但就強(qiáng)度角度來(lái)說(shuō)，即使是水泥仍然是取決于其內(nèi)里的鋼筋。

然而，并不是所有金屬的強(qiáng)度都高，例如銅和鋁都頗為脆弱，但如果將銅、鋁混合在一起時(shí)，結(jié)果稱為銅、鋁合金即鋁青銅，這銅鋁合金比起純鋁來(lái)強(qiáng)度要高得多。合金化是獲得下列所需各種特殊性能的一種重要方法：如強(qiáng)度，韌性，抗磨性，磁性，高電阻率或抗腐蝕性。以不同的方法生產(chǎn)不同的合金，但是幾乎所有的金屬都是以金屬礦的形式（鐵礦、銅礦等）被發(fā)現(xiàn)的。礦石是一種由金屬與某些雜質(zhì)相混合而組成的礦物質(zhì)。為了用金屬礦石來(lái)生產(chǎn)出一種金屬，我們必須將雜質(zhì)從金屬礦中分離出去，那就要靠冶煉來(lái)實(shí)現(xiàn)。

提煉、生產(chǎn)和處理金屬的種種方法，各個(gè)時(shí)代都在研究和發(fā)展，以滿足工程的需要。這就意味著存在大量的各種各樣的金屬和有用的金屬物質(zhì)可供選擇利用。

金屬和非金屬材料

在材料選擇時(shí)所遇到的最普通的分類問(wèn)題，大概是這種材料是金屬材料還是非金屬材料。最普遍的金屬材料是鐵，銅，鋁，鎂，鎳，鈦，鉛，錫和鋅以及這些金屬的合金，例如：鋼，黃銅和青銅。它們具有金屬特性：光澤，熱傳導(dǎo)性和電傳導(dǎo)性，有相應(yīng)的延展性，而某些金屬還具有良好磁性。較普遍的非金屬有木頭，磚，水泥，玻璃，橡膠和塑料。他們性能變化很大，但它們通常幾乎沒(méi)有延展性，脆弱，比金屬疏松，而且它們不具有導(dǎo)電性，具有較差的導(dǎo)熱性。

一種材料對(duì)于另一種材料常常借助于其物理性質(zhì)來(lái)加以區(qū)別，例如顏色、密度、比熱、熱膨脹系數(shù)，電、熱傳導(dǎo)性能，磁性和熔點(diǎn)。其中某些性能比如電、熱傳導(dǎo)性、密度，對(duì)于物種的確定的用途來(lái)說(shuō)，在選擇材料時(shí)，其重要性是擺在首位的。描述一種材料在機(jī)械應(yīng)用中的表現(xiàn)的那些性能，對(duì)于工程師在設(shè)計(jì)中選擇材料來(lái)說(shuō)，往往更為重要。這些機(jī)械性能關(guān)系到該材料在工作中對(duì)于各種載荷怎樣地起作用。

機(jī)械性能是材料對(duì)所施加的作用力的特性反應(yīng)（響應(yīng)）。

這些性能主要?dú)w結(jié)到五大類：強(qiáng)度、硬度、彈性、延展性和韌性。

1．強(qiáng)度——是材料抵抗外力作用的能力。升降機(jī)的鋼絲繩和建筑物的橫梁都必須具備這種性能。

2．硬度——是材料抵抗穿透和磨損的能力。剪切工具（剪床）必須能抗磨損。軋鋼機(jī)上的金屬軋輥必須能抗穿透。

3．彈性——是材料彈回到原有形狀位置的能力。所有的彈性材料都應(yīng)具備這種性質(zhì)。

4．延展性——材料承受永久變形而無(wú)裂損的能力。沖壓和成形產(chǎn)品必須具備這種性能。

5．韌性——是吸收所施力的機(jī)械能的能力。

強(qiáng)度和延展性決定著材料的韌性。有軌電車(chē)、火車(chē)車(chē)廂、汽車(chē)軸、錘子和類似的產(chǎn)品都需要有韌性。

塑料和其他材料

塑料具有特殊的性能。對(duì)于某種用途而言，這些性能使得塑料比傳統(tǒng)材料更為可取。例如，跟金屬相比較，塑料既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。金屬易受到無(wú)機(jī)酸的腐蝕，如硫酸和鹽酸。塑料能抵抗這些酸的腐蝕，但可被溶劑所溶解或引起變形，例如，溶劑四氯化碳與塑料具有同樣的碳基。顏色必定只能涂到金屬的表面，而它可以跟塑料混合為一體。金屬比大多數(shù)塑料剛性要好，而塑料則非常之輕，通常塑料密度在0.9～1.8之間。大多數(shù)塑料不易傳熱導(dǎo)電。塑料能緩慢軟化，而當(dāng)其還是在軟的狀態(tài)時(shí)，能容易成形。

在某一溫度下塑料是處于塑性狀態(tài)的，這就使塑料具備超過(guò)許多其他材料的主要優(yōu)點(diǎn)。它容許大量生產(chǎn)單位成本低廉的模制式器件，例如，各種容器。

于此，若用其他材料則需要大量勞力和往往需要很費(fèi)錢(qián)的加工工藝，比如，切割、成形、加工、裝配和裝飾。

塑料器件可能需要與用其他材料，比如與金屬或木材制作的類似的器件加以區(qū)別，這不僅是由于塑料的性能不同的原因，也是由于制造塑料產(chǎn)品所用的技術(shù)不同所致。這些技術(shù)包括注塑模制，吹塑模制，壓模，擠壓和真空成形等。

對(duì)粉末冶金所下的定義是：粉末冶金是制造金屬粉末并將單一的、混合的或合金化的粉末通過(guò)成形的方法制成產(chǎn)品的技術(shù)。這一制造過(guò)程可添加或不添加非金屬成份；可通過(guò)加壓或模壓成形；可在壓制時(shí)同時(shí)加熱或在制造后再進(jìn)行加熱，能使金屬粉末形成一個(gè)粘結(jié)牢固的整體；加熱過(guò)程中粉末可不熔化，或只有低熔點(diǎn)成分熔化。

首先，必須生產(chǎn)合適的粉末。盡管理論上可以用粉末冶金的方法制造任何晶體材料，但在許多情況下，生產(chǎn)合適的粉末已經(jīng)帶來(lái)限制，或者是因難于獲得足夠純度的粉末或者是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)上的原因。

選擇和配制好粉末并制造好所要生產(chǎn)產(chǎn)品形狀的模具后，就把粉末模壓成符合尺寸和形狀的產(chǎn)品。應(yīng)用晶體生長(zhǎng)中的熱效應(yīng)而生產(chǎn)出均勻的結(jié)晶體來(lái)。

利用熱和壓力的各種結(jié)合，某些粉末冶金就是在室溫和高壓下進(jìn)行。然而在稍低于任一組分的最低熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行粉末冶金，通常緊跟著的就是施于冷壓。在模壓過(guò)程中，可利用介質(zhì)的溫升，然后是在較高的溫度條件下，模壓的成形品就從壓模中脫出。在熱模壓過(guò)程中，同時(shí)施加壓力以提高最終的粉末冶金的溫度。

模具的壽命和失效

正確的選擇模具材料和模具的制造技術(shù)，在很大程度上決定著成形模具的使用壽命。為著某些原因，模具可能不得不更換。例如，由于磨損或塑性變形而使尺寸發(fā)生改變，表面損壞、光潔度降低、潤(rùn)滑故障和裂紋即破裂。在熱壓模鍛中，模具失效的主要模式是腐蝕作用、熱疲勞、機(jī)械疲勞和永久性即塑性變形。

腐蝕，通常也叫做模具磨損，實(shí)際上模具由于受到壓力后模具表面上的材料發(fā)生剝落。變形材料的滑移、模具材料的抗磨性，模具表面溫度、模具和材料接觸表面的相對(duì)滑動(dòng)速度以及接觸層的性質(zhì)，都是影響模具磨損的最主要的因素。

熱成形加工中會(huì)發(fā)生熱裂效應(yīng)，熱疲勞都發(fā)生在模具模腔的表面。由于跟熱變形材料接觸，就在周期性屈服的模具表面引起了熱疲勞。由于溫度梯度的急劇變化，這種接觸引起表面層的膨脹，而且表面層受到壓應(yīng)力的影響。在溫度足夠高的時(shí)刻，這些壓應(yīng)力可引起表面層的破壞。當(dāng)模具表面冷卻時(shí)，可發(fā)生反向應(yīng)力，因而表面層將處于拉應(yīng)力狀態(tài)。這種狀態(tài)循環(huán)往復(fù)將引起形成龜裂的模面，那就是作為識(shí)別熱裂紋的特征。

模具破裂或產(chǎn)生裂紋是由于機(jī)械疲勞，并且是在模具過(guò)載和局部應(yīng)力高等情況下發(fā)生的。在變形加工過(guò)程中，由于加載、減載，模具承受著交變應(yīng)力作用，這就將引起開(kāi)裂并發(fā)生重大破壞。

在給定的成形工藝條件下，模具材料的機(jī)械性能對(duì)模具壽命和模具的損壞影響很大。一般而言，最具影響的性能是取決于加工過(guò)程的溫度。這樣，用于冷卻成形加工工藝的模具材料與用于熱成形加工的材料有著極大的區(qū)別。

對(duì)于金屬成形加工工藝的小批、單件生產(chǎn)，模具的設(shè)計(jì)、制造和模具材料的選擇是非常重要的。為著提供成本合理和具有令人滿意的壽命的模具，必須用合適的模具材料和用現(xiàn)代的制造方法來(lái)制造模具。成形加工的經(jīng)濟(jì)效益常常是取決于模具壽命和所制造的每件模具的成本。根據(jù)上述應(yīng)用，合適的模具材料的選擇取決于以下三方面的因素：

（a）與加工工藝本身有關(guān)的因素，包括模腔尺寸、所用機(jī)器形式和變形速度，毛坯尺寸和溫度，要用的模具溫度、潤(rùn)滑、生產(chǎn)率和要生產(chǎn)的零件數(shù)量。

（b）與模具加載形式相關(guān)的因素，包括加載速度，即模具與正在變形的金屬之間的沖擊時(shí)

間或逐漸接觸的時(shí)間（在熱變形加工中，這種接觸時(shí)間顯得特別重要），在模具上的最大載荷和壓力，最大和最小的模具溫度以及模具將要承受的加載周期的數(shù)目。

（c）模具材料的機(jī)械性能，包括硬度、沖擊強(qiáng)度、熱強(qiáng)度（如果考慮熱成形加工的話）和抵抗熱疲勞和機(jī)械疲勞的性能。

冷加工和熱加工

上述考慮原則提供了鍛造溫度系列的分類基礎(chǔ)，換句話說(shuō)，分熱加工（熱鍛）和冷加工（冷鍛）。要在再結(jié)晶溫度以上才能完成塑性變形加工的就考慮熱加工。使用“熱加工”這一術(shù)語(yǔ)通常意示著——材料一般要加熱，但并不總是要加熱。例如鉛的再結(jié)晶就是在很低的溫度下進(jìn)行。根據(jù)以上定義，在室溫條件下鍛造鉛也是在進(jìn)行熱加工。

在再結(jié)晶溫度以下的塑性變形加工被定義為冷加工。幾種普通金屬或他們的合金其再結(jié)晶溫度大約是750℃～900℃。為了改善性能，這些合金中的某些合金是在550℃～700℃溫度范圍內(nèi)通過(guò)鍛造來(lái)進(jìn)行應(yīng)變硬化處理的。

盡管根據(jù)定義，這是實(shí)實(shí)在在的“冷加工”，但它常常被看作“熱加工”。進(jìn)行加熱主要是為了減少流動(dòng)應(yīng)力進(jìn)而減少所需的鍛造力。如果材料性質(zhì)最終要獲得改善，就必須非常嚴(yán)密地控制所謂“加熱的加工”操作。實(shí)行以上操作工藝之后接著就要在低于鍛造溫度以下的溫度中進(jìn)行消除應(yīng)力處理。

對(duì)于奧氏體不銹鋼、高溫合金鋼和許多有色金屬合金的再結(jié)晶溫度可在超出相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。影響再結(jié)晶溫度的因素包括：目前的應(yīng)變硬化程度、退火時(shí)間，變形前的晶粒度，以及固溶體中溶質(zhì)原子的濃度。

在再結(jié)晶瞬間，再結(jié)晶晶粒度與變形程度成反比。

鑄造

鑄造是人類所掌握的最古老的金屬加工技術(shù)之一。我國(guó)早在公元前2000年就已把金屬制成鑄件。而所使用的工藝從原理上和今天的工藝沒(méi)有多大的區(qū)別。

鑄造工藝由制模、備料和金屬熔煉，金屬液澆注入模和鑄件清砂等。鑄造的產(chǎn)品是鑄件，鑄件可能從零點(diǎn)幾公斤到幾百噸范圍變化。實(shí)際上所有金屬在成分上也是變化的，而合金也可以鑄造。

最常鑄造的金屬是鑄鐵、鋼、鋁等等。這些金屬中，鑄鐵，由于其低熔點(diǎn)，低價(jià)格和易控制，因而其鑄造適應(yīng)性是最突出的，而且使用也遠(yuǎn)比所有其他金屬多。鑄造工藝是一種廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)金屬制件的方法。實(shí)際上鑄造工藝方法是復(fù)雜的。

由于熔融的物料能容易取得被澆注進(jìn)去的容器（模型）的形狀，因此，幾乎像生產(chǎn)簡(jiǎn)單形狀鑄件那樣頗為容易地鑄造出復(fù)雜形狀的鑄件。

鑄造金屬的地方叫做鑄造車(chē)間。最重要的鑄造金屬是鑄鐵，鑄鐵是用生鐵在一個(gè)特殊的熔爐——叫沖天爐的爐子中重新熔煉而制造出來(lái)的。

從沖天爐中出來(lái)的鐵水流入到不同規(guī)格的鐵水包中，并從這些鐵水包中被澆注到模型中。 模型有兩種類型：砂模和金屬模。金屬模是由兩個(gè)中空的部件組成，它們應(yīng)被聯(lián)結(jié)在一起以便將金屬液澆入模箱中。這模腔的內(nèi)側(cè)是要涂以碳粉或石墨，因此金屬不致于粘貼到型腔壁上。當(dāng)金屬液凝固后，這中空的型箱部件被打開(kāi)并取出鑄件。也有一種特殊模型，在該模型中可以鑄造大型鋼塊。這些模型通常用鑄鐵來(lái)制造，并被稱為錠模。而澆注金屬液到這些模子中生產(chǎn)出的鋼塊被稱為鋼錠。該工藝過(guò)程叫錠鑄。

相當(dāng)大量的有色金屬合金可以進(jìn)行模鑄。所用的主要而基本的金屬，按其在工業(yè)上應(yīng)用的重要性的順序是鋅、鋁、銅、錳、鉛和錫。這些合金可以進(jìn)一步進(jìn)行分類為低溫類合金和高溫類合金。鑄造溫度低于538℃的那些合金，就像鋅、錫和鉛，是屬于低溫類合金。

低溫類合金具有低生產(chǎn)成本和低的模具維修費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)鑄造溫度上升時(shí)，需要最佳條件下處理過(guò)的合金鋼和其他特種鋼來(lái)抵抗腐蝕及防止模具表面的熱裂紋。

機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)武漢理工大學(xué)出版社詳細(xì)翻譯61_機(jī)械工程專業(yè)

高溫在模具上的損壞作用已經(jīng)成為阻礙、延緩高溫模鑄發(fā)展的主要因素。

控制選擇合金的另外一個(gè)因素就是熔融的金屬在相關(guān)的機(jī)器零件上和模具上的腐蝕或溶解作用。

這種作用隨著溫度的升高而增加，甚至某些合金比另一些合金更為明顯。特別是，鋁對(duì)黑色金屬有一種破壞作用，為此，鋁幾乎不熔混于機(jī)器零件中，而銅基合金是決不能熔混于機(jī)器構(gòu)件中的。

制造中的金屬成形工藝

金屬成形是基礎(chǔ)制造工藝之一。它在冶金、機(jī)器制造、電力、汽車(chē)、鐵路、航空、船舶制造、武器工業(yè)、化工、電子、儀器儀表制造和輕工業(yè)中起著重要作用。

金屬成形加工包括：（a）笨重型成形工藝，例如鍛造，擠壓，輥軋、拉拔。（b）輕薄型成形加工，例如，壓彎成形，深沖（壓）和張拉成形加工等。

早先討論過(guò)的一組制造工藝中，對(duì)金屬成形加工生產(chǎn)制造工業(yè)、軍工零部件加工工業(yè)和消費(fèi)品加工工業(yè)而言是具有重大意義的一套工藝加工方法。

成形加工工藝分類的一般方法是考慮冷成形加工（室溫）和熱成形加工（再結(jié)晶溫度以上）。大多數(shù)材料在不同的溫度條件下其性能是有區(qū)別的。

在冷成形加工中，通常金屬的屈服應(yīng)力是隨著應(yīng)變值增加而增大，而熱成形加工中，則隨著應(yīng)變率（即變形率）的增加而增大。然而在各種溫度條件下，控制成形加工的一般原則基本上是相同的。因此，以材料的初始溫度為依據(jù)的成形加工工藝，對(duì)于了解和改進(jìn)這些工藝并沒(méi)有多大的促進(jìn)作用。事實(shí)上，以成形前后的特殊幾何形狀而言，以所用材料和生產(chǎn)率為依據(jù)而不是以溫度為依據(jù)的分類方法，可以更好地考慮工具設(shè)計(jì)，設(shè)備使用，自動(dòng)化程度，制品輸送及潤(rùn)滑等問(wèn)題。

設(shè)計(jì)、分析和成形加工工藝的優(yōu)化要求需要：（a）關(guān)于金屬流動(dòng)、應(yīng)力和熱傳導(dǎo)的分析知識(shí)以及（b）關(guān)于潤(rùn)滑、加熱和冷卻技術(shù)，材料處理、模具設(shè)計(jì)和制造、成形加工設(shè)備的技術(shù)資料。關(guān)于成形加工的總體情況的了解，文獻(xiàn)著作中的大量資料都是有用的。

鍛造

鍛造是借助于人工或動(dòng)力錘，壓力機(jī)或Spiel鍛壓機(jī)所施加的確定壓力來(lái)進(jìn)行的金屬塑性加工過(guò)程，它既可是熱鍛也可以是冷鍛。然而，當(dāng)其是冷鍛的時(shí)候，通常就給予該工藝以專門(mén)的名稱。因此，一般講的術(shù)語(yǔ)“鍛造”指的是再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的熱鍛。

現(xiàn)代的鍛造是由盔甲制造者和不朽的鄉(xiāng)村鍛工所實(shí)踐的古代工藝發(fā)展而來(lái)的。高動(dòng)力鍛錘和機(jī)械壓力機(jī)代替了強(qiáng)有力的手臂、錘頭和砧座。而現(xiàn)代冶煉知識(shí)在控制加熱和金屬運(yùn)送方面充實(shí)了技工的工藝技術(shù)。

已經(jīng)研制出各種類型鍛造工藝，這給生產(chǎn)提供了巨大的靈活性。它使得單件的或數(shù)以千計(jì)的相同零件的批量鍛造生產(chǎn)變得經(jīng)濟(jì)成為可能。

金屬可能是（1）被拉拔，增加其長(zhǎng)度而減小其橫截面，（2）鐓粗，增加其橫斷面，而減小其長(zhǎng)度，（3）在閉式鍛模中擠壓迫使金屬各向流動(dòng)。與錘鍛的快速?zèng)_擊不同，壓力機(jī)鍛造是用緩慢的擠壓作用使塑性金屬變形。這擠壓作用完全被施加到正在被壓鍛的零件中心位置上，直至徹底使整個(gè)工件得到加工。這些壓力機(jī)都是立式的，可能是機(jī)械操作也可能是液壓操作的。機(jī)械操作壓力機(jī)，操作速度比較快，使用最普遍，鍛造能力從5000噸到10000噸范圍。

對(duì)于小型壓力鍛使用閉式鍛模。通常要求鍛錘僅一個(gè)沖程就完成鍛造工藝。在沖程終端產(chǎn)生最大壓力，該沖擊壓力迫使金屬成形。

模具可由各自獨(dú)立的單元裝配而成，即把所有個(gè)別模腔都放到一起，組成整體。對(duì)于小型鍛件使用分模裝置更為方便。對(duì)于不同的金屬在模具設(shè)計(jì)上有些區(qū)別，銅合金鍛件比鋼件用較小的拔模斜度，因此可生產(chǎn)更加復(fù)雜形狀的鍛件。這些合金在該種模具中流動(dòng)性好，而且能

快速擠壓成形。

鍛壓機(jī)比落錘鍛，輸入到機(jī)器里的總能量中有更大部分的能量被傳輸?shù)浇饘倥髁仙稀Ｂ溴N鍛的沖擊能量被機(jī)器和基礎(chǔ)吸收得較多（比起壓力機(jī)來(lái)）。金屬上的壓力衰減較快，因此生產(chǎn)成本比較低。大多數(shù)壓力鍛鍛件形狀、產(chǎn)生的表面都是對(duì)稱的，而且表面非常光滑，并比落錘鍛件的公差尺寸更加精確。然而落錘鍛造可以鍛制形狀復(fù)雜而不規(guī)則的鍛件，因而較為經(jīng)濟(jì)。

鍛壓機(jī)常常用來(lái)為其他鍛造工藝所生產(chǎn)的鍛件進(jìn)行整形和校正加工用。

在落錘鍛中，一塊金屬坯料，粗糙的即大體像所要求零件形狀那樣，被放入到具有成品件那樣精確形狀的模面之間，然后施加壓力使模具緊緊結(jié)合在一起以鍛取模腔形狀。這一方法廣泛用來(lái)制造鋼件和黃鋼件。大型金屬錠現(xiàn)在幾乎都是用液壓壓力機(jī)來(lái)鍛造的，而不用蒸汽錘。因?yàn)橛脡毫C(jī)鍛造，變形更加深透。將來(lái)壓力機(jī)可對(duì)付冷金屬錠并能加工得到更加精確的尺寸。鍛造將在大約與輥軋同樣的溫度下進(jìn)行，這種工藝正像軋制那樣可改善金屬的物理性能。最后火鍛時(shí)，不使鋼太熱很重要，因?yàn)檫^(guò)熱鋼冷卻后，其機(jī)械性能較差。

為鍛件加熱，溫度通常是以肉眼來(lái)判斷的，但在生產(chǎn)大量相同鍛件的場(chǎng)合，要鍛造的坯件是在有高溫計(jì)指示溫度的爐子中來(lái)加熱，并且常常是自動(dòng)控制的。

鍛造的優(yōu)點(diǎn)和工作原理

鍛造——用鍛錘或壓力機(jī)成形制品的技術(shù)——無(wú)疑是壓力加工工藝中最古老的加工方法。它利用了金屬最有價(jià)值的性能之一的優(yōu)點(diǎn)——在高溫下的塑性，即靠機(jī)械加工可使之變形的能力。

熱鍛是對(duì)塑性狀態(tài)金屬的加工。作為靠壓力加工成形的金屬件，它能獲得致密、均勻、流線特性好、強(qiáng)度高，為鑄造和焊接成形所無(wú)法達(dá)到的質(zhì)量。自由鍛質(zhì)量高，生產(chǎn)各種形狀、尺寸鍛件的通用性強(qiáng)，它已成為一種最基本的現(xiàn)代加工技術(shù)。對(duì)金屬每施加一次載荷，該金屬就承受一次變形。隨著施加的外力增加，這種改變就由小變大。如果所施外力消失后金屬回復(fù)到原有的形狀就說(shuō)明其是彈性的，并且一旦外力作用消失就沒(méi)有永久性效應(yīng)。然而如果所施加外力消失，金屬保持著形狀的改變，則結(jié)果已發(fā)生了某些塑性變形或稱非彈性變形。 熱加工的主要方法是錘擊、施壓、輥軋和擠壓，自由鍛有別于其他鍛造工藝在于金屬始終沒(méi)有被完全約束或限制。槽（印）模，閉合模或落錘鍛都將金屬完全限制在模腔中。所陳述的各種類型的錘擊鍛機(jī)和壓力機(jī)也都是用于模鍛的。

當(dāng)熱鍛把坯料轉(zhuǎn)變成所需尺寸和形狀時(shí)，這是從鍛造中僅僅獲得一次調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)熱鍛鑄件的內(nèi)部構(gòu)造被打亂并為更精細(xì)的晶粒所代替。低密度區(qū)，顯微縮孔和氣隙疏松被固結(jié)起來(lái)。這樣通過(guò)消除鑄件結(jié)構(gòu)缺陷，提高密度，改善均勻性而使機(jī)械性能提高。鍛造方法的選擇提供了調(diào)整晶粒流向以獲得最佳的所希望的定向性能的手段。

焊接

焊接技術(shù)已經(jīng)變得如此通用以致今天定義“焊接”都感到困難。以前說(shuō)焊接是“用熔焊把金屬連接起來(lái)”，就是靠熔合，但這一定義將不再使用。盡管熔合方法仍然是最普遍的，但它們并不是總在使用。后來(lái)又曾定義焊接為“用熱把金屬連接起來(lái)”，但這也不再是正確的定義。不僅金屬能焊接，許多塑料也能焊接。而且，幾種焊接方法不需要熱。每個(gè)機(jī)械工作者都熟悉無(wú)熱焊接。冷壓焊在某些情況下是一個(gè)合適的焊接方法。除壓力焊接之外，我們還可用聲焊和用著名的激光焊。面對(duì)年復(fù)一年地發(fā)展的焊接方法多樣性，這里我們必須采用以下焊接定義：焊接是一種無(wú)須用固緊裝置而使金屬和塑料連接在一起的方法。

不存在焊接工藝統(tǒng)一命名的方法。許多焊接工藝是根據(jù)熱源或防護(hù)方法來(lái)命名。但某種特殊工藝品則是在生產(chǎn)出焊縫的形式后才命名的。點(diǎn)焊和對(duì)接焊就是例子。總體分類不能考慮這個(gè)方法。因?yàn)橥瑯拥暮缚p類型可能由各種工藝方法來(lái)產(chǎn)生。點(diǎn)焊可以用電阻、電弧、電子束等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)接焊可用電阻焊、燒焊或若干其他方法中的一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

把金屬件連接在一起的方法有若干個(gè)，用哪一種方法，要根據(jù)金屬種類和所要求的焊縫強(qiáng)度來(lái)決定。

軟焊是要用熔融狀態(tài)的第三種金屬來(lái)使兩件金屬連接在一起的工藝。焊料由錫和鉛組成。而常常含有鉍和鎘，目的是要降低熔點(diǎn)。軟釬焊中最重要的工序之一就是清理焊縫表面。這可以用某種酸性清除劑來(lái)進(jìn)行。軟釬焊能為輕型鋼件、銅件和黃銅件生產(chǎn)滿意的焊縫，但軟釬焊的焊縫強(qiáng)度比起硬釬焊、鉚接和焊接來(lái)要弱些。連接金屬的這些方法，通常用來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)固的永久性的焊縫。

把兩件金屬焊在一起的最簡(jiǎn)單的方法稱做壓力焊。用火焰把金屬兩端加熱到白熾狀態(tài)——鐵的焊接溫度為1300℃左右——在這一溫度下，金屬變成塑性，然后對(duì)兩端施壓或錘擊使之結(jié)合在一起。最后再將焊縫清理干凈。必須注意首先保證表面完全清潔，因臟物將會(huì)使焊縫強(qiáng)度削弱。此外，加熱鑄鐵或鋼到高溫會(huì)引起氧化并在焊接表面形成氧化皮。因此用助焊劑施于加熱的金屬上。達(dá)到焊接溫度時(shí)刻，助焊劑熔化，將氧化物粒子跟任何其他可能存在的雜質(zhì)一起都熔解于助焊劑中。金屬表面被壓合在一起，而助焊劑就從焊縫中間被擠出�？赡苁褂萌舾刹煌愋偷暮缚p，但對(duì)于頗為粗厚的金屬件，通常使用V型焊縫。該焊縫比起普通的對(duì)接焊縫來(lái)要強(qiáng)固些。

熱處理

熱處理是鍛后進(jìn)行一次或多次重新加熱和冷卻操作的熱循環(huán)過(guò)程，以便使鍛件獲得所需的顯微組織和機(jī)械性能。

生產(chǎn)出的絕大多數(shù)鍛件都需要進(jìn)行某種形式的熱處理。不熱處理的鍛件，相對(duì)來(lái)說(shuō)是為了非臨界應(yīng)用的低碳鋼零件或者是打算進(jìn)一步熱機(jī)械加工而后再熱處理的鍛件。鋼的化學(xué)成分、產(chǎn)品的規(guī)格和形狀以及所希望的性質(zhì)是后面要用到的決定生產(chǎn)循環(huán)的重要因素。

普遍使用的工業(yè)熱處理有球化處理、正火、退火、淬火、和回火。它們包括加熱材料到某一預(yù)定的溫度，在此溫度下進(jìn)行均熱即進(jìn)行保溫，并在規(guī)定速度下于空氣中、液體中或于保溫介質(zhì)中冷卻。以下各項(xiàng)處理可簡(jiǎn)要地定義如下：

球化處理——在略低于臨界溫度范圍下，對(duì)鐵基合金持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間加熱，緊接著以相對(duì)慢的速度在空氣中冷卻。在臨界溫度以上和略低于此溫度相互交替長(zhǎng)時(shí)間加熱，高碳鋼小件更迅速地球化。這一熱處理的目的是使碳化物生成球狀。

正火——加熱鐵基合金到臨界溫度以上50℃，緊接著在低于臨界溫度下空冷。其目的是使金屬的組織結(jié)構(gòu)，通過(guò)消除因某種加工操作產(chǎn)生的全部?jī)?nèi)應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)變而處于正常狀態(tài)。 退火——是用于熱處理的綜合性術(shù)語(yǔ)，退火可用于消除應(yīng)力，使金屬變軟，改變可鍛性，消除氣隙以構(gòu)成某一顯微組織。處理的溫度和冷卻的速率取決于處理的工件和要進(jìn)行處理的材料的組分。

淬火——加熱或者到臨界溫度內(nèi)或者到臨界溫度以上而后冷卻某件鐵基合金。熱處理的溫度及其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度，即“保溫周期”，那是取決于材料組分。所用的冷卻介質(zhì)可根據(jù)組分、所希望的硬度和零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性來(lái)決定。

回火——是鐵基合金淬火后再加熱到低于臨界溫度以下的某一溫度，緊跟著以所要求的任一速率冷卻。

回火的目的是消除應(yīng)力、應(yīng)變及降低硬度和減少脆性。

機(jī)構(gòu)和機(jī)器原理 MECHANISMS AND MACHINE THEORY

[align=center][b]機(jī)構(gòu)和機(jī)器原理[/b][/align][b]機(jī)構(gòu)介紹[/b]

機(jī)構(gòu)的功用是作為機(jī)械作用的一個(gè)部分從一個(gè)剛體到另一個(gè)剛體傳送即傳遞運(yùn)動(dòng)。 一般能用作機(jī)構(gòu)基本零件的機(jī)械裝置有三種類型：

1．齒輪裝置。那是在回轉(zhuǎn)軸之間進(jìn)行接觸傳動(dòng)的嚙合構(gòu)件。

2．凸輪裝置。把輸入構(gòu)件的均勻運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出構(gòu)件的非均勻運(yùn)動(dòng)的裝置。

3．平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)也是能使一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)剛體產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的有用裝置。

運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)且粋�(gè)構(gòu)件系統(tǒng)裝置即若干個(gè)剛體，它們或者彼此鉸接或者互相接觸，方式上是允許它們彼此間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果構(gòu)件中的某一構(gòu)件被固定而使任何其他一個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)到新的位置將會(huì)引起其他各個(gè)構(gòu)件也運(yùn)動(dòng)到確定的預(yù)期的位置上的話，該系統(tǒng)裝置就是一個(gè)可約束的運(yùn)動(dòng)鏈。如果構(gòu)件中的某一構(gòu)件仍保持固定而使任一運(yùn)動(dòng)到達(dá)一新的位置而不會(huì)使其他各個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)到一個(gè)確定的預(yù)期的位置上的話，則該系統(tǒng)裝置是一個(gè)非約束運(yùn)動(dòng)鏈。

機(jī)構(gòu)或連桿構(gòu)件是一個(gè)可約束的傳動(dòng)鏈而且是一個(gè)從輸入到輸出以傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）力為目的的機(jī)械裝置。連桿機(jī)構(gòu)是由通常被認(rèn)為是剛體構(gòu)件或桿組成的，它們是以銷軸鉸接的，例如用柱銷（圓形的）或棱柱體銷軸鉸接，以便成形開(kāi)式或閉式（回環(huán)式）的運(yùn)動(dòng)鏈。這樣的運(yùn)動(dòng)鏈在至少有一個(gè)構(gòu)件被固定的條件下：（1）如果至少有兩個(gè)構(gòu)件能保持運(yùn)動(dòng)，就變?yōu)闄C(jī)構(gòu)，（2）如果沒(méi)有一個(gè)構(gòu)件能夠運(yùn)動(dòng)，則就成為結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，機(jī)構(gòu)是允許其“剛性構(gòu)件”之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而結(jié)構(gòu)則不能。由于連桿機(jī)構(gòu)做成一簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)而且能設(shè)定實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)，例如非線性運(yùn)動(dòng)和力的傳遞運(yùn)動(dòng)。它們?cè)跈C(jī)構(gòu)學(xué)研究中將受到更多的關(guān)注。

機(jī)構(gòu)被用于許多許多的機(jī)器和裝置中。最簡(jiǎn)單的封閉式的連桿機(jī)構(gòu)就是四桿機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)有三個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件（加上一個(gè)固定構(gòu)件）并且有四個(gè)銷軸。連接動(dòng)力源的構(gòu)件即原動(dòng)件，而具有一個(gè)移動(dòng)鉸和一個(gè)固定鉸者叫做輸入構(gòu)件。輸出構(gòu)件將一個(gè)移動(dòng)鉸和另一個(gè)固定鉸連系起來(lái)。連接構(gòu)件即浮動(dòng)構(gòu)件將兩個(gè)移動(dòng)的鉸（回轉(zhuǎn)副）連系起來(lái)，因而連接構(gòu)件就將輸入傳送到輸出。

四桿機(jī)構(gòu)若使一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件無(wú)限長(zhǎng)而產(chǎn)生某些特殊的構(gòu)造。曲柄滑塊（即曲柄和滑塊）機(jī)構(gòu)就是一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)特例。其以一個(gè)滑塊替換一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的輸出件。內(nèi)燃機(jī)就是建立在這一機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上。有著另一種形式的四桿機(jī)構(gòu)，其中滑塊是在一運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上導(dǎo)移運(yùn)動(dòng)而不是在一固定構(gòu)件上。這些就被稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的變換，它是其中一個(gè)構(gòu)件（曲柄、連桿或滑塊）被固定時(shí)形成的。

雖然四桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是非常有用而且在成千上萬(wàn)的應(yīng)用中都可找到。但是我們還看到，這些連桿機(jī)構(gòu)其性能水平的發(fā)揮已經(jīng)受到限制。具有更多構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)常常用于更多要求的情況中。然而可以設(shè)想多回環(huán)的連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)常常是更為困難的，特別是當(dāng)其他零件出現(xiàn)在同一圖中的時(shí)候，要進(jìn)行更復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：第一步是繪制一等效運(yùn)動(dòng)圖即示意圖。這示意圖用于電路圖解類似的目的，即僅僅表示機(jī)構(gòu)的主要本質(zhì)的意圖，然而它要體現(xiàn)影響其運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵的尺寸。運(yùn)動(dòng)圖可用兩種形式中的一種：一是草圖（按比例畫(huà)出，但放大比例不精確），二是比例準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)圖（通常用于進(jìn)一步分析其位置、位移、速度，加速度，力和扭矩傳遞等等）。為了便于參考，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行順序編號(hào)，（以靜止構(gòu)件編號(hào)為1開(kāi)始編寫(xiě)），而回轉(zhuǎn)副則以字母表示。

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的第二步：畫(huà)一個(gè)圖解圖，是要確定機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。依據(jù)自由度，可意指需要若干個(gè)獨(dú)立輸入的運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，以確定機(jī)構(gòu)所有的構(gòu)件相對(duì)于地面的位置。人們可以想象存在數(shù)以千計(jì)的不同類型的連桿機(jī)構(gòu)。你可想象一個(gè)袋子包容大量的連桿機(jī)構(gòu)的組元：二桿組，三桿組，四桿組等等，以及構(gòu)件，回轉(zhuǎn)副，移動(dòng)副，凸輪隨動(dòng)件，齒輪，齒鏈，鏈輪，皮帶，皮帶輪等等。（球形運(yùn)動(dòng)副，螺旋副以及允許三維相對(duì)運(yùn)動(dòng)的其他連接尚未包括進(jìn)去，這里，僅僅討論平行平面內(nèi)的平面運(yùn)動(dòng)）。而且你可以想象一下把這些組元放在一起而形成

的各種類連桿機(jī)構(gòu)的可能性。存在如何幫助人們控制所形成這些機(jī)構(gòu)的規(guī)律嗎？實(shí)際上，大多數(shù)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是要求一個(gè)單一的輸入被傳遞到一個(gè)單一的輸出。因此單一自由度的機(jī)構(gòu)是使用最多的一種機(jī)構(gòu)類型。例如，由直覺(jué)即可以看出：四桿機(jī)構(gòu)就是一個(gè)單一自由度的連桿機(jī)構(gòu)。

畫(huà)運(yùn)動(dòng)圖和確定機(jī)構(gòu)自由度的過(guò)程，就是運(yùn)動(dòng)分析和綜合過(guò)程的第一個(gè)階段。在運(yùn)動(dòng)分析中，根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何形狀加上可能知道的其特性（如輸入角、速度，角加速度等）來(lái)研究確定具體的機(jī)構(gòu)。另一方面，運(yùn)動(dòng)綜合則是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)以完成一個(gè)所要求的任務(wù)的過(guò)程。于此，選擇新機(jī)構(gòu)的類型和尺寸是運(yùn)動(dòng)綜合的一個(gè)部分。設(shè)想相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力，能推想出之所以這樣設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)的原因和對(duì)一個(gè)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)的能力是一個(gè)成功的機(jī)構(gòu)學(xué)家的標(biāo)志。雖然這些能力來(lái)自先天的創(chuàng)造性，然而更多的是因?yàn)檎莆樟藦膶?shí)踐中提高的技術(shù)。

[b]運(yùn)動(dòng)分析[/b]

最簡(jiǎn)單最有用的機(jī)構(gòu)之一是四桿機(jī)構(gòu)。以下論述中的大部分內(nèi)容集中討論連桿機(jī)構(gòu)上，而該程序也適用于更復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。

我們已經(jīng)知道四桿機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度。關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)，有沒(méi)有要知道的有用的更多內(nèi)容呢？的確是有的！這些包括格拉肖夫準(zhǔn)則，變換的概念，死點(diǎn)的位置（分歧點(diǎn)），分支機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)角，和他們的運(yùn)動(dòng)特征，包括位置，速度和加速度。

四桿機(jī)構(gòu)可具有一種稱作曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的形式，一種雙搖桿機(jī)構(gòu)，一種雙曲柄（拉桿）機(jī)構(gòu)，致于稱作哪一種形式的機(jī)構(gòu)，取決于跟機(jī)架（固定構(gòu)件）相連接的兩桿的運(yùn)動(dòng)范圍。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，曲柄可旋轉(zhuǎn)通過(guò)360°并連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸出構(gòu)件僅僅作搖動(dòng)（即搖擺的桿件）。作為一個(gè)特例，在平行四桿機(jī)構(gòu)中，輸入桿的長(zhǎng)度等于輸出桿的長(zhǎng)度，連接桿的長(zhǎng)度和固定桿（機(jī)架）的長(zhǎng)度，也是相等的。其輸入和輸出都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)換成稱作反平行四邊形機(jī)構(gòu)的交叉結(jié)構(gòu)。格拉肖夫準(zhǔn)則（定理）表明：如果四桿機(jī)構(gòu)中，任意兩桿之間能作連續(xù)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么，其最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度與最短桿長(zhǎng)度之和就小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。

應(yīng)該注意：相同的四桿機(jī)構(gòu)，可有不同的形式，這取決于哪一根桿被規(guī)定作為機(jī)架（即作固定桿）。運(yùn)動(dòng)變換的過(guò)程就是固定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈中的不同的桿件以產(chǎn)生不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。除了具備關(guān)于構(gòu)件回轉(zhuǎn)范圍的知識(shí)之外，還要具備如何使機(jī)構(gòu)在制造之前就能“運(yùn)轉(zhuǎn)”的良好措施，那將是很有用的。哈登伯格（Hartenberg）說(shuō)到：“運(yùn)轉(zhuǎn)”是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，其意義是傳給輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的有效性。它意味著運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，其中能在輸出構(gòu)件中產(chǎn)生一個(gè)力或扭矩的最大分力是有效的。雖然最終的輸出力或扭矩不僅是連桿幾何圖形的函數(shù)，而且一般也是動(dòng)力或慣性力的結(jié)果，那常常是大到如靜態(tài)力的幾倍。為了分析低速運(yùn)轉(zhuǎn)或?yàn)榱艘子讷@得如何能使任一機(jī)構(gòu)“運(yùn)轉(zhuǎn)”的指數(shù)，傳動(dòng)角的概念是非常有用的。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)期間，傳動(dòng)角的值在改變。傳動(dòng)角0°可發(fā)生在特殊位置上。在此特殊位置上輸出桿將不運(yùn)動(dòng)而與施加到輸入桿上的力多大無(wú)關(guān)。事實(shí)上，由于運(yùn)動(dòng)副摩擦的影響，一般根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，用比規(guī)定值大的傳動(dòng)角去設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。衡量連桿機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)能力的矩陣基礎(chǔ)的定義已經(jīng)研究出來(lái)。一個(gè)決定性因素的值（它含有對(duì)于某個(gè)給定機(jī)構(gòu)圖形，位置的輸出運(yùn)動(dòng)變量對(duì)輸入變量的導(dǎo)數(shù)）是該連桿機(jī)構(gòu)在具體位置中的可動(dòng)性的一個(gè)尺度。

如果機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度（例如四桿機(jī)構(gòu)），則規(guī)定的一個(gè)位置參數(shù)，如輸入角，就將完全確定該機(jī)構(gòu)休止的位置（忽視分支機(jī)構(gòu)的可能性）。我們可研究一個(gè)關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件絕對(duì)角位置的分析表達(dá)式。當(dāng)分析若干位置和（或）若干不同機(jī)構(gòu)時(shí)候，這將是比幾何圖形分析程序要有用得多，因?yàn)樵摫磉_(dá)式將使自動(dòng)化計(jì)算易于編程。實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)速度分析的相對(duì)速度法即速度多邊形是幾種有效的方法之一。這端（頂）點(diǎn)代表著機(jī)構(gòu)上所有的點(diǎn)，具有零速度。從該點(diǎn)到速度多邊形上的各點(diǎn)畫(huà)的線代表著該機(jī)構(gòu)上相應(yīng)各點(diǎn)的絕對(duì)速度。一根線連接速度多邊形上的任意兩點(diǎn)就代表著作為該機(jī)構(gòu)上兩個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的相對(duì)速度。

機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)武漢理工大學(xué)出版社詳細(xì)翻譯61_機(jī)械工程專業(yè)

另外的方法就是瞬時(shí)中心法，即瞬心法，該方法是非常有用的而且常常是在復(fù)雜連桿機(jī)構(gòu)分析時(shí)較快的方法。瞬心是一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)在那一瞬間，機(jī)構(gòu)上的兩構(gòu)件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了找出已知機(jī)構(gòu)某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三中心理論就非常有用。它是說(shuō)：彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)物體的三個(gè)瞬心必定是在一直線上。

機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的加速度是令人感興趣的，因?yàn)樗绊憫T性力，繼而影響機(jī)器零件的應(yīng)力、軸承載荷、振動(dòng)和噪音。由于最終的目的是機(jī)器和機(jī)構(gòu)慣性力的分析，所有加速度的各分量都應(yīng)一次性地畫(huà)在同一坐標(biāo)系中——機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件的慣性坐標(biāo)系中表示出來(lái)。

應(yīng)注意的是：相對(duì)于固定回轉(zhuǎn)副的回轉(zhuǎn)剛體上的一點(diǎn)加速度分量通常有兩個(gè)。一個(gè)分力方向切于該點(diǎn)的軌跡，其指向與該物體的角加速度方向相同，并被稱為切向加速度。它的存在完全是由于角速度的變化率引起的。

另一個(gè)分量，總是指向物體的回轉(zhuǎn)中心，被稱為標(biāo)準(zhǔn)的向心加速度，這個(gè)分量由于速度矢量的方向發(fā)生改變而存在。

[b]運(yùn)動(dòng)的綜合[/b]

機(jī)構(gòu)是形成許多機(jī)械裝置的基本幾何結(jié)構(gòu)單元，這些機(jī)械裝置包括自動(dòng)包裝機(jī)、打印機(jī)、機(jī)械玩具、紡織機(jī)械和其他機(jī)械等。典型的機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)成使剛性構(gòu)件相對(duì)基準(zhǔn)構(gòu)件產(chǎn)生所希望的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)即運(yùn)動(dòng)的綜合，第一步常常是先設(shè)計(jì)整部機(jī)器。當(dāng)考慮受力時(shí)，要提出動(dòng)力學(xué)方面的問(wèn)題，軸承的荷載、應(yīng)力、潤(rùn)滑等類似的問(wèn)題，而較大的問(wèn)題是機(jī)器結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

運(yùn)動(dòng)學(xué)家把運(yùn)動(dòng)學(xué)定義為“研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的方法”。這個(gè)定義的第一部分就涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。已知一個(gè)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)特性將由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析來(lái)確定。敘述運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)包含機(jī)構(gòu)的主要尺寸、構(gòu)件間的相互連結(jié)和輸入運(yùn)動(dòng)的技術(shù)特性或驅(qū)動(dòng)方法。目的是要找出位移、速度、加速度、沖擊或跳動(dòng)（二階加速度），和可能發(fā)生的各構(gòu)件的高階加速度以及所描述徑跡和由某些構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。定義的第二部分可用以下兩方面來(lái)解釋：

1．研究借助機(jī)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)的方法

2．研究建造能產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方法，在兩個(gè)方案中，運(yùn)動(dòng)是給定的而機(jī)構(gòu)是創(chuàng)建的。這就是運(yùn)動(dòng)綜合的本質(zhì)。這樣運(yùn)動(dòng)綜合涉及到為給定性能的機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)綜合方面又可歸結(jié)為以下兩類：

1．類型綜合。規(guī)定所要求的性能，怎樣一種類型的機(jī)構(gòu)才是合適的？（齒輪系，連桿機(jī)構(gòu)？還是凸輪機(jī)構(gòu)？）而機(jī)構(gòu)應(yīng)具有多少構(gòu)件？需要多少個(gè)自由度？怎樣的輪廓結(jié)構(gòu)才是所希望的？等等。關(guān)于桿件數(shù)目和自由度的考慮通常被認(rèn)為是類型綜合中被稱作為數(shù)量綜合的一個(gè)分支領(lǐng)域。

2．尺寸綜合。運(yùn)動(dòng)綜合的第二個(gè)主要類型是通過(guò)目標(biāo)法來(lái)確定的最佳方法。尺寸綜合試圖確定機(jī)構(gòu)的重要尺寸和起動(dòng)位置，該機(jī)構(gòu)是為著實(shí)現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)和預(yù)期的性能而事先設(shè)想的。

所謂重要的尺寸意思是指關(guān)于兩桿、三桿等的長(zhǎng)度或桿間距離，構(gòu)件數(shù)和軸線間的角度，凸輪輪廓尺寸，凸輪隨動(dòng)件的直徑，偏心距，齒輪配額等等。預(yù)想機(jī)構(gòu)類型可能是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)，帶盤(pán)型從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，或者是以拓?fù)鋵W(xué)方法而非因次分析法所確定的具有某種結(jié)構(gòu)形狀更為復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)綜合，慣例上有三個(gè)任務(wù)：函數(shù)生成，軌跡生成和運(yùn)動(dòng)生成。

在函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中輸入和輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)必須是相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)于一個(gè)任意函數(shù)y＝f（x），一個(gè)運(yùn)動(dòng)綜合的任務(wù)可能是設(shè)計(jì)一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)使輸入和輸出建立起關(guān)系以便使得在xo＜x＜xn-1的范圍內(nèi)輸入按x運(yùn)動(dòng)，而輸出按y＝f（x）運(yùn)動(dòng)。在輸入和輸出件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)情況下，轉(zhuǎn)角φ和φ分別是x和y的線性模擬。當(dāng)輸入件回轉(zhuǎn)到一個(gè)獨(dú)立x值時(shí)，在一個(gè)“黑箱”的機(jī)構(gòu)中，使輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)到相對(duì)應(yīng)的由函數(shù)y＝f（x）決定的數(shù)值上。這可被認(rèn)為是機(jī)械

模擬計(jì)算機(jī)的最簡(jiǎn)單的情形。各種不同的機(jī)構(gòu)都可以包含在這個(gè)“黑箱”內(nèi)，然而對(duì)于任意函數(shù)的無(wú)誤差生成，四桿機(jī)構(gòu)是無(wú)能為力的，僅僅可能在有限精確度內(nèi)與之相匹配。它廣泛用于工業(yè)上，因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在構(gòu)建和維修上都是簡(jiǎn)單的。

在軌跡生成機(jī)構(gòu)中，在“浮動(dòng)桿”上一個(gè)點(diǎn)要描畫(huà)一條相對(duì)于一個(gè)固定坐標(biāo)系確定的軌跡。如果該軌跡點(diǎn)是既要與時(shí)間相關(guān)又要與位置相關(guān)，該任務(wù)被稱之為預(yù)定周期的軌跡生成。軌跡生成機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子就是設(shè)計(jì)來(lái)投擲棒球或網(wǎng)球的四桿機(jī)構(gòu)。在這種情況下，點(diǎn)P的軌跡將是這樣：在預(yù)定的位置撿起一個(gè)球，并在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)沿著預(yù)定的徑跡把球傳送出去，能達(dá)到合適的速度和方向。

機(jī)械裝置設(shè)計(jì)中有著許多情形，在這些情形中既要導(dǎo)引剛體通過(guò)一系列規(guī)定的、受限制的獨(dú)立位置，又要在減少受限制而且獨(dú)立的位置的數(shù)目時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)體的速度和（或）加速度加以約束，那是必要的。運(yùn)動(dòng)生成或剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)要求：一個(gè)完整的物體要被導(dǎo)引通過(guò)一預(yù)定的運(yùn)動(dòng)序列。作為被導(dǎo)引的物體通常是“浮動(dòng)構(gòu)件”的一部分，那不僅是預(yù)定點(diǎn)P的軌跡，也是通過(guò)該點(diǎn)并嵌入該物體內(nèi)的線的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，該線可能代表自動(dòng)化機(jī)械中的一個(gè)載體件，那是在載體件上的一個(gè)點(diǎn)具有一個(gè)預(yù)定的軌跡而該載體件又具有一個(gè)預(yù)定的角度方位。預(yù)定方式裝料機(jī)的吊斗的運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)生成機(jī)構(gòu)的另一個(gè)例子。吊斗端的軌跡是有極限的。因?yàn)槠涠丝诒仨殞?shí)現(xiàn)挖掘的運(yùn)動(dòng)軌跡，緊跟著要實(shí)現(xiàn)提升和傾瀉的軌跡。吊斗的角度方位對(duì)保證斗中物料從正確的位置傾瀉（倒）同樣是重要的。

[b]凸輪和齒輪[/b]

凸輪裝置是把一種運(yùn)動(dòng)改變成另一種運(yùn)動(dòng)的方便裝置。這種機(jī)器零件具有曲面或槽面，該曲面或槽面與從動(dòng)件相配合并將運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)件。凸輪的運(yùn)動(dòng)（通常是轉(zhuǎn)動(dòng)）被傳遞給從動(dòng)件作搖動(dòng)或移動(dòng)，或兩者均有。由于各種各樣的幾何體和大量的凸輪與從動(dòng)件相結(jié)合，因此凸輪是一種極多功能的萬(wàn)用的機(jī)械零件。雖然凸輪和從動(dòng)件可以為運(yùn)動(dòng)、軌跡和功能生成而設(shè)計(jì)，但其主要是用于利用凸輪和從動(dòng)件作為功能生成構(gòu)件。

根據(jù)凸輪形狀，最普遍的凸輪種類是：盤(pán)形傳動(dòng)凸輪（兩維的，即平面的）和圓柱形凸輪（三維的，即空間的）機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件可以用幾個(gè)方法分類：根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，例如移動(dòng)或搖動(dòng)來(lái)分類，根據(jù)平移式（直線）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)是沿徑向的還是從凸輪軸中心偏心的和根據(jù)從動(dòng)件接觸面的形狀（比如平面、輥?zhàn)�、點(diǎn)——刀尖式，球面，平面曲線或空間曲面）。

對(duì)于一個(gè)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪，可畫(huà)出的與凸輪表面相切且與輪軸同心的最小圓是基圓。隨動(dòng)件的點(diǎn)就是產(chǎn)生節(jié)線的輥?zhàn)又行牡狞c(diǎn)。壓力角就是輥中心軌跡方向線和通過(guò)輥?zhàn)又行牡墓?jié)線的法線之間的夾角而且是傳動(dòng)角的余角。忽略摩擦影響，這法線方向跟凸輪與從動(dòng)件之間接觸力方向是重合一致的。像在一連桿機(jī)構(gòu)中，壓力角在循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中變化且是凸輪把運(yùn)動(dòng)作用力傳遞到從動(dòng)件去的一種量度。大壓力角將產(chǎn)生施加到從動(dòng)件桿上的側(cè)向力，因摩擦力存在，那將勢(shì)必把從動(dòng)件限制在導(dǎo)槽中。在自動(dòng)化機(jī)械中的許多應(yīng)用需要間歇運(yùn)動(dòng)。一個(gè)典型的例子將要求一個(gè)含有上升一停歇一返回和可能另一個(gè)停歇的周期，每階段經(jīng)過(guò)一個(gè)指定的角度，伴隨著一個(gè)所要求的從動(dòng)件的位移，這個(gè)位移以厘米或度來(lái)度量。設(shè)計(jì)者的工作就是相應(yīng)地設(shè)計(jì)出該凸輪。首先要做的決策就是要選擇凸輪從動(dòng)件的類型。規(guī)定的應(yīng)用可能要求凸輪和從動(dòng)件相結(jié)合。轉(zhuǎn)化為決策的某些因素有：幾何形狀條件，動(dòng)力條件，環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素。一旦凸輪與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副類型被選定，則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)就必定選定。因此，速度、加速度和在某些情況下，從動(dòng)件位移的進(jìn)一步的方案實(shí)屬極端重要。

齒輪是借助于輪齒成功嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)器零件。齒輪從一根回轉(zhuǎn)軸到另一回轉(zhuǎn)軸傳遞運(yùn)動(dòng)或傳遞運(yùn)動(dòng)到一傳動(dòng)齒條。多數(shù)應(yīng)用中都以恒定角速比（或常定扭矩比）而存在。恒定角速比應(yīng)用中必定是軸向傳動(dòng)。在各種各樣有用的齒輪類型基礎(chǔ)上，輸入軸和輸出軸需要在一直線上或需要互相平行都不受什么限制。由于使用非圓齒輪，非線性角速比也是很有用的。為了保持恒定的角速度，各個(gè)齒輪齒廓必須服從齒輪嚙合的基本規(guī)律：為了一對(duì)齒能傳遞恒

定角速比，他們接觸齒廓的形狀必須是要這樣：公法線通過(guò)兩齒輪中心連線上的固定點(diǎn)。 滿足嚙合基本規(guī)律的兩嚙合齒廓被稱為共軛齒廓。盡管有著許多滿足相嚙合齒的可能齒形能被設(shè)計(jì)出來(lái)，以滿足基本嚙合規(guī)律，但一般僅有兩種在使用：擺線齒廓和漸開(kāi)線齒廓。漸開(kāi)線具有若干重要的優(yōu)點(diǎn)：它易于加工制造和一對(duì)漸開(kāi)線齒輪之間的中心距可以變化而不改變速比，當(dāng)使用漸開(kāi)線齒廓時(shí)，可不要求精密的軸間公差。

有幾種標(biāo)準(zhǔn)齒輪可供選用。為了在平行軸條件下應(yīng)用，通常使用直齒圓柱齒輪，平行軸斜齒輪或人字齒齒輪。在相交軸的情況下使用直齒錐齒輪或螺旋齒輪。對(duì)于非相交軸和非平行軸齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)軸螺旋齒輪，蝸桿蝸輪，端面齒輪、斜齒圓錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪將被選用。對(duì)于直齒圓柱齒輪，相嚙合齒輪的節(jié)圓是彼此相切的。他們互相滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。齒頂高是輪齒伸出超過(guò)節(jié)圓的高度（也是節(jié)圓和齒頂圓之間在徑向的距離）。頂隙是一個(gè)給定齒的齒根高（在節(jié)圓以下的齒高）大于與它相嚙合的齒輪的齒頂高的量（差值）。齒厚是沿著節(jié)圓圓弧上跨齒的距離，而齒間距（齒槽S）是沿著節(jié)圓圓弧上相鄰兩齒間的空間距離。而齒側(cè)間隙是在節(jié)圓上的齒槽寬度大于其相嚙合齒輪在節(jié)圓上的齒厚的差值。

[b]螺紋件、緊固件和聯(lián)接件[/b]

固緊和聯(lián)接零件的典型方法包括利用諸如螺栓、螺帽、有頭螺釘、定位螺釘、鉚釘、鎖緊裝置和鍵。零件也可以用熔焊、銅焊和夾緊連接。在工程圖學(xué)和金屬加工工藝研究中常常包括關(guān)于各種連接方法的說(shuō)明，在工程上對(duì)此很感興趣的，求知欲強(qiáng)的任何人自然會(huì)獲得關(guān)于固緊方法上良好的基礎(chǔ)知識(shí)。

如果讓一個(gè)穿制服的人去選擇他能想象的機(jī)械設(shè)計(jì)方面最枯燥最不感興趣的學(xué)科的話，那么他就會(huì)選擇緊固件學(xué)科，即螺栓和螺帽。事實(shí)上，術(shù)語(yǔ)“螺栓和螺帽”是與艱苦、單調(diào)的工作同義。但是乏味的工作總是需要的。人們嚴(yán)肅設(shè)想能有一群螺栓螺帽制造者組成一個(gè)協(xié)會(huì)并在一起召開(kāi)年會(huì)嗎？那樣的話，還有什么學(xué)科不能讓人感興趣呢？

大型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)客機(jī)像波音747和洛希德1011，需要250萬(wàn)個(gè)緊固件，其中一些每個(gè)要花數(shù)美元。例如波音747，大約需要裝70000個(gè)鈦合金緊固件，全部大約要花150000美元；400000個(gè)具有精密公差的其他緊固件，大約要花250000美元；和30000個(gè)擠壓用鉚釘，價(jià)值每個(gè)50美分。為了保持低成本，波音和洛希德和他們的工程承包人常常重新審查緊固件的設(shè)計(jì)、安裝技術(shù)和加工工具。節(jié)省設(shè)計(jì)和加工工具費(fèi)用將找到一個(gè)預(yù)備市場(chǎng)，那將像Jumbo噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)增值那樣而增長(zhǎng)價(jià)值。

緊固件是根據(jù)計(jì)劃并以如何使用他們來(lái)命名的，而不是根據(jù)其在具體例子中實(shí)際的應(yīng)用。如果記住了這個(gè)基本事實(shí)，就將不難區(qū)別螺釘和螺栓。如果所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品其主要目的是把它裝入到已攻絲的螺紋孔中，那就是螺釘。這樣螺釘是要在螺釘頭上施加扭矩來(lái)旋緊的。如果所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品打算跟螺母配合使用，那就是螺栓。螺栓是靠在螺母上施加扭矩來(lái)旋緊的。雙頭螺栓就像刻了螺紋的桿，一端旋入螺紋孔中，另一端再裝上螺帽，那就是確定產(chǎn)品名稱的意義，并不是其實(shí)際使用。這樣，在各種場(chǎng)合用鉆頭去鉆孔穿過(guò)兩塊鋼板，人們就會(huì)用螺栓和螺帽來(lái)連接它們，這可能是人們所希望的。有四種形式的螺釘頭，最普遍使用四種帶帽螺釘是：六角頭螺釘，槽頭螺釘，平頭螺釘和內(nèi)六角沉頭螺釘。

當(dāng)想要一個(gè)可以被拆開(kāi)又不破壞被聯(lián)接零件的聯(lián)接時(shí)，而且這個(gè)聯(lián)接又要有足夠的強(qiáng)度以承受外拉力和剪力或這兩種力的結(jié)合，使用淬火墊圈的簡(jiǎn)單螺栓聯(lián)結(jié)是一個(gè)很好的方法。在這種連接中，首先把螺栓上緊以產(chǎn)生一預(yù)緊載荷初拉力，而后施加外拉力載荷和剪切載荷。預(yù)載荷的作用是使被聯(lián)接零件處于壓應(yīng)力狀態(tài)以便更好地抵抗剪切載荷。螺栓預(yù)加載荷的重要性不能被過(guò)高地估計(jì)。較高預(yù)載荷能提高螺栓聯(lián)結(jié)的抗疲勞能力和改善鎖緊作用。

已經(jīng)知到：高預(yù)載荷在重要的螺栓聯(lián)接中是非常希望的。下一步我們必須考慮，當(dāng)要裝配零件時(shí)，實(shí)際研制預(yù)載的保險(xiǎn)的辦法。

如果具有橫截面積為A的螺栓總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，當(dāng)它被裝配時(shí)，實(shí)際上是可以用千分表來(lái)測(cè)量

的。由于預(yù)載力F而使螺栓伸長(zhǎng)為d,d可以利用公式d＝FL/AE來(lái)計(jì)算。式中E是螺栓材料的彈性模量。那么簡(jiǎn)便地旋緊螺母直至使螺栓伸長(zhǎng)達(dá)到d。這就保證了所希望的預(yù)緊載荷已經(jīng)達(dá)到。

然而螺釘?shù)纳扉L(zhǎng)通常是不可能被測(cè)量的。因?yàn)槁葆敹瞬靠赡苁敲た�。在許多情況下，去測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)也是不實(shí)際的。在這樣情況下，要求能產(chǎn)生具體預(yù)載荷的扭矩扳手必須加以測(cè)定。因?yàn)榕ぞ匕馐�，氣�?dòng)沖擊扳手，或螺帽旋動(dòng)圈數(shù)扳手等方法，可能被使用。

[b]減（耐）摩擦軸承[/b]

減摩擦（滾動(dòng)）軸承這個(gè)術(shù)語(yǔ)被用于描述一類軸承，其主要載荷是通過(guò)滾動(dòng)接觸而不是滑動(dòng)接觸的元件傳遞的。在滾動(dòng)軸承中起動(dòng)摩擦和運(yùn)行摩擦大體上是相同的，有關(guān)摩擦的有效載荷、速度和溫度變化是小的。把滾動(dòng)軸承說(shuō)是“減摩擦軸承”可能是錯(cuò)的，因?yàn)槟承┹S承的摩擦不存在，但是這一術(shù)語(yǔ)已普遍地徹底地用于工業(yè)上了。從機(jī)械設(shè)計(jì)者的觀點(diǎn)出發(fā)：研究減摩擦軸承當(dāng)與所研究的課題相比較時(shí)，可提供幾方面的思考。減摩擦軸承方面的專家面臨著設(shè)計(jì)一組組成滾動(dòng)軸承的元件，這些元件必須設(shè)計(jì)得能裝入所規(guī)定的尺寸空間，它們必須設(shè)計(jì)成能承受具有某種特性的載荷而最后這些元件必須設(shè)計(jì)成當(dāng)規(guī)定條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有令人滿意的壽命。因此軸承專家必須考慮這些事項(xiàng)：破壞荷載、摩擦力、熱、抗腐蝕、運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，材料性質(zhì)、潤(rùn)滑、加工公差、裝配、使用和費(fèi)用。從所有這些因素的考慮出發(fā)，在判斷中他要達(dá)到一種妥協(xié)方案。這一方案就是所陳述問(wèn)題的最佳答案。

減摩擦軸承制造者已經(jīng)做出了有用的幾乎是無(wú)數(shù)規(guī)格和形式的滾動(dòng)軸承。他們已經(jīng)將這些規(guī)格和類型連同所建議的載荷和速度一起在手冊(cè)中列表顯示。這樣機(jī)械設(shè)計(jì)專家的任務(wù)就不是如何去設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承而是如何去選擇滾動(dòng)軸承的問(wèn)題了。

然而我們不能如此簡(jiǎn)單地討論這一課題。至少，簡(jiǎn)短地研討減摩擦軸承的內(nèi)容應(yīng)該是關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)文獻(xiàn)的一部分，進(jìn)而，如果我們考察過(guò)多種機(jī)械元件，例如齒輪、軸承、緊固件、離合器和類似元件，減摩擦軸承代表著關(guān)于機(jī)械壽命精確度，荷載能力和可靠性的完美的頂峰，那可能就是真的了。這完美程度未曾有過(guò)靠偶然的因素來(lái)實(shí)現(xiàn)。那是一個(gè)最佳工程實(shí)踐的例子，并可將所掌握知識(shí)在別處運(yùn)用。

制造出的軸承承受純徑向載荷、純軸向載荷或者承擔(dān)上述二者相結(jié)合的載荷。球軸承的術(shù)語(yǔ)在圖1中有說(shuō)明（在這未表示出來(lái)），該圖表示了軸承的四個(gè)主要零件。這些零件就是外圈、內(nèi)圈、鋼球即滾動(dòng)元件，和分隔器。在便宜的軸承中分隔器是被省略的，但它具有重要的分隔鋼球的作用，因之將不會(huì)發(fā)生擦傷接觸。

單列深溝軸承將承受徑向載荷和一些軸向載荷�？繉�(nèi)圈移偏到一定位置，然后將鋼球塞入溝槽中，加載后鋼球被分開(kāi)，而分隔器是后來(lái)再裝配上去的。

利用內(nèi)外圈上的裝填缺口，能讓較多的鋼球被填塞進(jìn)去，這樣來(lái)增加承載能力。然而要注意減小軸向載荷，因?yàn)楫?dāng)軸向的載荷出現(xiàn)在鋼球正對(duì)準(zhǔn)圈上缺口時(shí)，鋼球?qū)l(fā)生振擺擦傷，以致跳出。

角接觸軸承會(huì)產(chǎn)生較大的軸向推力。所有這些軸承都可以在一邊或兩邊用擋板防護(hù)。這些擋板并不是完全密閉的但對(duì)灰塵污物提供防護(hù)措施。許多軸承制造時(shí)在一端或兩端予以密封。當(dāng)兩端都進(jìn)行密封時(shí)，軸承在制造廠就已潤(rùn)滑。盡管密閉軸承假定為了提高壽命已被潤(rùn)滑過(guò)，但有時(shí)還是要規(guī)定潤(rùn)滑的方法。

單列軸承會(huì)經(jīng)受小量的軸向偏移或撓曲，但這里是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，可能要用自動(dòng)調(diào)心軸承。雙列軸承做成多種類型和規(guī)格。雖然雙列軸承一般需要較少的零件，占有較小的空間，但為了同樣的使用目的，有時(shí)兩個(gè)單列軸承一起使用。

大量的標(biāo)準(zhǔn)的滾子軸承也是很有用的。圓柱滾子軸承比同樣規(guī)格的球軸承將承受較大的載荷，因?yàn)橛休^大的接觸面。然而他們也有缺點(diǎn)，那就是其滾道和滾子幾乎都要求有精密的幾何形狀。圓形滾子推力軸承、滾針軸承，圓錐滾子軸承各自都用于不同的用途。

當(dāng)減摩擦軸承中的鋼球或滾子進(jìn)入載荷區(qū)中滾動(dòng)時(shí)，在內(nèi)圈、滾動(dòng)元件和外圈上產(chǎn)生Hertzian應(yīng)力，因?yàn)榻佑|元件在軸向的曲率與徑向的曲率是不同的。為了計(jì)算這些應(yīng)力的公式比起Hertzian方程要復(fù)雜得多。如果軸承清潔并得到合適的潤(rùn)滑和安裝，對(duì)灰塵和污物入口處作了密封，并在這種狀況下還作了維護(hù)且在合理的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，那么金屬的疲勞將僅僅是由于受到損壞時(shí)才會(huì)發(fā)生。由于這應(yīng)力的作用將是數(shù)以萬(wàn)計(jì)，因此，軸承壽命這術(shù)語(yǔ)就非常普遍地使用。

在疲勞損傷首次發(fā)生之前，單個(gè)軸承的壽命是以軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)定義或以軸承在給定的常速下運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)來(lái)定義。當(dāng)然疲勞具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的本質(zhì)意義，因此如果試驗(yàn)大量的軸承，某些離中趨勢(shì)是可以預(yù)料到的。一組看起來(lái)相同的球軸承的額定壽命被定義為：其百分之九十的軸承在沒(méi)有出現(xiàn)疲勞損傷前能夠完成或者超額完成運(yùn)行的轉(zhuǎn)數(shù)，或當(dāng)這組軸承以某個(gè)給定的恒定速度運(yùn)行時(shí)的小時(shí)數(shù)。

減摩軸承在大量的機(jī)械產(chǎn)品中使用，例如玩具、家居用品，制冷設(shè)備、輥?zhàn)拥准�、�?chē)庫(kù)門(mén)、卡車(chē)、工業(yè)機(jī)械、牙科設(shè)備和引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射的裝置等等。這些應(yīng)用中的某些用途需要精密軸承，但對(duì)于其他場(chǎng)合，由于使用精密軸承成本高而被禁止使用。

為了識(shí)別各種各樣類型的軸承的需要，AFBMA決定組建一些關(guān)于建立軸承公差標(biāo)準(zhǔn)的下屬委員會(huì)。

AFBMA——耐摩軸承廠商協(xié)會(huì)（美國(guó)）

[b]斜齒輪、蝸桿蝸輪和錐齒輪[/b]

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。在這一課中，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。像我們將要討論的那樣，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(yùn)動(dòng)。傾斜角度每個(gè)齒輪都一樣，但一個(gè)必須右旋斜齒，而另一個(gè)必須是左旋斜齒。齒的形狀是一漸開(kāi)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(kāi)這張紙，在斜角刃邊上的每一個(gè)點(diǎn)就發(fā)生一漸開(kāi)線曲線。

直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過(guò)整個(gè)齒面而伸展開(kāi)來(lái)的線。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點(diǎn)，當(dāng)齒進(jìn)入更多的嚙合時(shí)，它就變成線。在直齒圓柱齒輪中，接觸線是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。在斜齒輪中，該線是跨過(guò)齒面的對(duì)角線。它是輪齒逐漸進(jìn)行嚙合并平穩(wěn)地從一個(gè)齒到另一個(gè)齒傳遞運(yùn)動(dòng)，那樣就使斜齒輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運(yùn)動(dòng)的能力。斜齒輪使軸的軸承承受徑向和軸向力。當(dāng)軸向推力變得大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時(shí)，那就可以使用人字齒輪。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(gè)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(gè)或更多的單向齒斜齒輪被裝在同一軸上時(shí)，齒輪的齒向應(yīng)作選擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。

蝸輪與交錯(cuò)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，因此它們又被稱為螺紋齒。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(dòng)提供大的角速度減速比。蝸輪不是斜齒輪，因?yàn)槠潺X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(diǎn)接觸。然而蝸桿蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在齒間有較大滑移速度的缺點(diǎn)，正像交錯(cuò)軸斜齒輪那樣。

蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)有單包圍和雙包圍機(jī)構(gòu)。單包圍機(jī)構(gòu)就是蝸輪包裹著蝸桿或部分地包圍著蝸桿的一種機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，如果每個(gè)構(gòu)件各自局部地包圍著對(duì)方的蝸輪機(jī)構(gòu)就是雙包圍蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。這兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪組的輪齒間有面接觸，而在單包圍蝸輪組的輪齒間只有線接觸。一個(gè)裝置中的蝸桿和蝸輪正像交錯(cuò)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。因此慣常

機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)武漢理工大學(xué)出版社詳細(xì)翻譯61_機(jī)械工程專業(yè)

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°的軸線交角。

當(dāng)齒輪要用來(lái)傳遞相交軸之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)，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°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。僅就滾齒而言就可達(dá)一級(jí)精度。在典型的錐齒輪安裝中，其中一個(gè)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(gè)難題，發(fā)生在難于預(yù)示錐齒輪輪齒上的應(yīng)力，實(shí)際上是由于輪齒被加工成錐狀造成的。

直齒錐齒輪易于設(shè)計(jì)且制造簡(jiǎn)單，如果他們安裝的精密而確定，在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)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(shí)，他們將發(fā)出噪音。在這些情況下，通常設(shè)計(jì)使用螺旋錐齒輪，實(shí)踐證明是切實(shí)可行的，那是和配對(duì)斜齒輪很相似的配對(duì)錐齒輪。當(dāng)在斜齒輪情況下，螺旋錐齒輪比直齒輪能產(chǎn)生平穩(wěn)得多的嚙合作用，因此碰到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合那是很有用的。當(dāng)在汽車(chē)的各種不同用途中，有一個(gè)帶偏心軸的類似錐齒輪的機(jī)構(gòu)，那是常常所希望的。這樣的齒輪機(jī)構(gòu)叫做準(zhǔn)雙曲面齒輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗麄兊墓?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(dòng)與滑動(dòng)相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。

[b]軸、離合器和制動(dòng)器[/b]

軸是一轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止桿件。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(dòng)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(shí)，人們期望找到靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因?yàn)閱胃S可以承受靜應(yīng)力，變應(yīng)力和交變應(yīng)力，所有的應(yīng)力作用都是同時(shí)發(fā)生的。

“軸”這個(gè)詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。心軸也是軸，既可旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。短的轉(zhuǎn)動(dòng)軸常常被稱為主軸。

雖然來(lái)自M．H．G方法在設(shè)計(jì)軸中難于應(yīng)用，但它可能用來(lái)準(zhǔn)確預(yù)示實(shí)際失效。這樣，它是一個(gè)檢驗(yàn)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。進(jìn)而有著大量的關(guān)于軸設(shè)計(jì)的問(wèn)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。 設(shè)計(jì)者去尋找關(guān)于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否不需要進(jìn)行噴丸處理等資料，目的是要實(shí)現(xiàn)所要求的壽命和可靠性，那才是真正的唯一的需要。

由于他們的功能相似，在這課中將離合器和制動(dòng)器一起處理。簡(jiǎn)化摩擦離合器或制動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式中，各自以角速度ω1和ω2運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I1和I2，在制動(dòng)器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動(dòng)器而最終要導(dǎo)致同樣的速度。因?yàn)閮蓚�(gè)構(gòu)件開(kāi)始以不同速度運(yùn)轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且在作用過(guò)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(shí)，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(dòng)器的幾何狀況。這是一個(gè)靜力學(xué)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題將必須對(duì)每個(gè)幾何結(jié)構(gòu)形狀分別進(jìn)行研究。然而溫升與能量損失有關(guān)，研究溫升可能與制動(dòng)器或離合器的類型無(wú)關(guān)。因?yàn)閹缀涡螤畹闹匾允巧岜砻�。各種各樣的離合器和制動(dòng)器可作如下分類：

1．輪緣式內(nèi)膨脹制動(dòng)塊；

2．輪緣式外接觸制動(dòng)塊；

3．條帶式；

4．盤(pán)型或軸向式；

5．圓錐型；

6．混合式。

分析摩擦離合器和制動(dòng)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(diǎn)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(gè)類型，例如強(qiáng)制接觸離合器，超載釋放保護(hù)離合器，超越離合器，磁液離合器等等。

強(qiáng)制接觸離合器由一個(gè)變位桿和兩個(gè)夾爪組成。各種強(qiáng)制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設(shè)計(jì)有關(guān)。為了在接合過(guò)程中給變換作用予較長(zhǎng)時(shí)間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋形或齒形的。有時(shí)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(lái)結(jié)合或者在配合元件的端面上加工齒來(lái)結(jié)合。

雖然強(qiáng)制離合器不像摩擦接觸離合器用得那么廣泛，但它們確實(shí)有很重要的應(yīng)用。該離合器需要同步操作。

裝置，例如線性驅(qū)動(dòng)裝置或電機(jī)操作螺桿驅(qū)動(dòng)器必須運(yùn)行到一定的限度然后停頓下來(lái)。為著這些用途就需要超載釋放保護(hù)離合器。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達(dá)到預(yù)定的力矩時(shí)釋放。當(dāng)?shù)竭_(dá)超載點(diǎn)時(shí)聽(tīng)到的“咔嚓”聲就被認(rèn)定為是所希望的信號(hào)聲。

超越離合器或連軸器允許機(jī)器的被動(dòng)構(gòu)件“空轉(zhuǎn)”或“超越”，因?yàn)橹鲃?dòng)驅(qū)動(dòng)件停頓了或者因?yàn)榱硪粋�(gè)動(dòng)力源使被動(dòng)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(gè)平面。驅(qū)動(dòng)作用是靠在套筒和平面之間楔入的滾子來(lái)獲得。因此該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機(jī)構(gòu)等效。

磁液離合器或制動(dòng)器相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)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(rùn)滑。電磁線圈被裝入磁路中的某處。借助激勵(lì)該線圈，磁液混合物的剪切強(qiáng)度可被精確地控制。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài)都可以獲得。

MECHANISMS AND MACHINE THEORY

Introduction to Mechanism

The function of a mechanism is to transmit or transform motion from one rigid body to another as part of the action of a machine. There are three types of common mechanical devices that can be used as basic elements of a mechanism.

[list][*]Gear system, in which toothed members in contact transmit motion between rotating shafts.[*]Cam system, where a uniform motion of an input member is converted into a nonuniform motion of the output member.[*]Plane and spatial linkages are also useful in creating mechanical motions for a point or rigid body.[/list]A kinematic chain is a system of links, that is, rigid bodies , which are either jointed together or are in contact with one another in a manner that permits them to move relative to one another. If one of the links is fixed and the movement of any other link to a new position will cause each of the other links to move to definite

Lathes and other machines

Lathes, Boring Machines and Planing Machine

Lathes

Lathes are designed to rotate the workpiece and feed the cutting tool in the direction necessary to generate the required machined surface.

The most common form of lathe is the turret lathe it consists of a horizontal bed supporting the headstock, the carriage and the turret. The workpiece is gripped in a chuck or collet or is mounted on a faceplate mounted on the end of the main spindle of the machine.

The rotation of the workpiece is provided by an electric motor driving the main spindle through a

series of gears.

Cutting tools are mounted on the cross slide and on the turret. The tool on the cross slide can be driven or fed parallel to or normal to the axis of rotation of the workpiece. The turret can be indexed to bring the various tools into position and can be driven or fed along the bed of the lathe. Modern turret lathes are provided with computer control of all of the workpiece and tool motions. These are known as computer numerical control (CNC) lathes and the too or the cross slide can be fed in any direction in the horizontal plane to generate a required contour on the workpiece.

A cylindrical surface being generated by rotation of the workpiece an the movement of the carriage along the lathe bed; this operation is known as cylindrica turning.

車(chē)床及其他機(jī)床

車(chē)床、鏜床和刨床

車(chē)床

車(chē)床用于旋轉(zhuǎn)工件并從生成所需加工表面的所需方向進(jìn)給切削刀具。

最常見(jiàn)的車(chē)床形式是以圖解方式顯示的六角車(chē)床，它由一個(gè)支承床頭箱、拖板和六角刀架的水平床身組成。工件夾在卡盤(pán)或夾頭中，或者安裝在機(jī)床主軸端部的花盤(pán)上。

工件的旋轉(zhuǎn)由一臺(tái)電機(jī)通過(guò)一個(gè)齒輪系驅(qū)動(dòng)主軸提供。

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(zhuǎn)軸線方向或在工件旋轉(zhuǎn)軸線的法線方向驅(qū)動(dòng)或進(jìn)給。六角刀架可以通過(guò)改變將各種刀具定位并可以沿車(chē)床的床身方向驅(qū)動(dòng)或進(jìn)給.

現(xiàn)代六角車(chē)床由計(jì)算機(jī)控制所有工件和刀具運(yùn)動(dòng)。這些車(chē)床稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC）車(chē)床，而且刀具或橫向滑板可以在水平面上的任一方向進(jìn)給以使工件上產(chǎn)生所需的廓形。 通過(guò)工件旋轉(zhuǎn)以及拖板沿車(chē)床床身運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的柱面：這一工序稱為外圓車(chē)削。

車(chē)床上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的設(shè)置是在工件每轉(zhuǎn)一圈刀具移動(dòng)的距離。所有機(jī)床的進(jìn)給量f規(guī)定為刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向刀具或工件每一行程或每轉(zhuǎn)一圈的位移。這樣，為了車(chē)削長(zhǎng)度為l的柱面，工件的轉(zhuǎn)數(shù)是l/f,而加工時(shí)間t,由下式給出

T=l/(fn）

式中n是工件的旋轉(zhuǎn)速度。

在此應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)t?是刀具沿工件通過(guò)一次（一次切削）的時(shí)間。但是，這一次通過(guò)并不意味著加工工序的完成。如果首次切削用于以高進(jìn)給來(lái)去除大量材料（粗切），在操作過(guò)程中產(chǎn)生的力將有可能引起機(jī)床結(jié)構(gòu)的明顯撓曲。引起的精度損失可能需要以小進(jìn)給量進(jìn)一步加工(精切）使「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(shí)常被加工成稍大一點(diǎn)的尺寸，留下少量材料在隨后的精加工中去除。

立式鏜床

水平主軸的車(chē)床不適于車(chē)削沉重的大直徑工件。否則機(jī)床主軸的軸線將不得不升高到機(jī)床操作工不易于夠到固定刀具或固定工件的裝置的高度。此外，在垂直的花盤(pán)上安裝零件或在頂尖之間支承零件會(huì)有困難；因此使用了一種與車(chē)床相同的工作原理但具有垂直軸線的機(jī)床并稱之為立式鏜床。這種機(jī)床像車(chē)床那樣旋轉(zhuǎn)工件并向刀具施加連續(xù)的、線性的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 使用單刃刀具，而且進(jìn)行的作業(yè)一般限于車(chē)削、端面車(chē)削和鏜削。

便于定位大型工件的水平工件固定面由一個(gè)帶有徑向T型槽的起夾持作用的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)組成。

臥式鏜床

這里介紹的另一種使用單刃刀具并具有旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床是臥式鏜床。這種機(jī)床主要用于沉重的非圓柱形工件，在這種工件內(nèi)有一個(gè)待加工的內(nèi)圓柱形表面。一般講，在描述機(jī)床時(shí)使用的臥式或立式這兩個(gè)詞指的是提供主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床軸（主軸）的方向這樣，在臥式鏜床中，

主軸是水平的。

機(jī)床的主要特征是，工件在加工過(guò)程中保持靜止，所有造型運(yùn)動(dòng)都施加到刀具上。最常見(jiàn)的加工工藝是鏜削，通過(guò)旋轉(zhuǎn)刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)鏜削，刀具安裝在接到主軸上的鏜桿上，然后沿旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)給主軸、鏜桿和刀具�？捎糜谝苿�(dòng)工件的機(jī)床運(yùn)動(dòng)用來(lái)給工件定位，而且在進(jìn)行加工時(shí)一般不使用。端面車(chē)削工序可以通過(guò)使用專用刀具架在其旋轉(zhuǎn)時(shí)徑向進(jìn)給刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)。 此外，先前推導(dǎo)的鏜削和端面車(chē)削加工時(shí)間和金屬切削率的方程仍將適用。

刨床

刨床適合于在非常大的部件上產(chǎn)生平面。在這種機(jī)床上，線性主運(yùn)動(dòng)施加到工件上并且刀具以垂直于該運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)給。主運(yùn)動(dòng)通常利用變速馬達(dá)通過(guò)齒條與齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)．而且進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是斷續(xù)的。工件用提供的T型槽固定在機(jī)床的工作臺(tái)上。加工時(shí)間t和金屬切削率Z可以按下面的公式估算：

t＝b/（fn）

式中b是待加工面的寬度，n是切削行程的頻率，f是進(jìn)給量.金屬切削率Z、由下式給出 Z＝fav

式中v是切削速度，a是切口深度（待去除的材料層的深度）。

鉆床

鉆床只能完成那些刀具旋轉(zhuǎn)并沿其旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)給的工序。在加工過(guò)程中，工件總是保持靜止。在小鉆床上，刀具通過(guò)手工操縱手柄進(jìn)給（稱為手壓鉆削）工作臺(tái)和動(dòng)力頭都可以升降來(lái)適應(yīng)具有不同高度的工件。

在這種機(jī)床上最常見(jiàn)的作業(yè)是用麻花鉆鉆削來(lái)產(chǎn)生內(nèi)柱面。這種刀具有兩個(gè)切削刃，每個(gè)刀去除自己那份加工材料。

加工時(shí)間t由下面公式給出

t=l/(fn)

式中l(wèi)是加工的孔的長(zhǎng)度,f是進(jìn)給量（每轉(zhuǎn)），而n是刀具的旋轉(zhuǎn)速度。

金屬切削率Z可以通過(guò)用每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間除鉆頭每轉(zhuǎn)一圈切削材料的量得到

Z＝(л/4)fdm2 n

式中dm是加工孔的直徑。如果對(duì)一個(gè)直徑為dw的已有孔進(jìn)行擴(kuò)孔，那么

Z=(л/4)f(dm2-dw2)n

由于切削刃切除的切屑成螺旋形并沿鉆溝向上運(yùn)動(dòng)，麻花鉆通常被認(rèn)為適合于加工孔長(zhǎng)不超過(guò)五倍孔徑的孔�？捎眯枰獙Ｓ勉@床的專用鉆頭來(lái)鉆較深的孔。

工件常常固定在栓接于機(jī)床工作臺(tái)上的臺(tái)鉗內(nèi)。然而，圓柱形工件內(nèi)同心孔的鉆削常常在鉆頭安裝在轉(zhuǎn)刀架上的六角車(chē)床上進(jìn)行。

大麻花鉆通常帶有錐柄。該柄用于插入機(jī)床主軸內(nèi)相應(yīng)的錐度孔里.

小麻花鉆具有直柄并被固定定在一個(gè)手鉆中常見(jiàn)的三爪卡盤(pán)內(nèi)。片盤(pán)帶有錐柄，用于在鉆床主軸內(nèi)或在車(chē)床的尾架內(nèi)定位。

在鉆床上可以進(jìn)行幾道其他的加工工序。鉆中心孔工序加工底端帶有問(wèn)隙的淺錐度孔。這一中心孔可以為后來(lái)的鉆削工序提供導(dǎo)向以防止在鉆削開(kāi)始時(shí)鉆尖“漂移”。鉸削工序用于精加工先前鉆過(guò)的孔。鉸刀與鉆頭相似，但有幾個(gè)切削刃和直槽。它僅用于去除少量的加工材料，但顯著提高了孔的精度和表面光潔度。锪孔工序用于提供一個(gè)圍繞孔端并垂直于其軸線的平面；這一平面可以提供一個(gè)相配件的基座，

例如熱圈和螺帽

砂輪與磨床

砂輪

砂輪由許多小砂粒組成，通過(guò)粘接材料固定在一起它完全可以稱為帶有很多齒的切削刀具，因?yàn)樯拜喢嫔厦總�(gè)凸出物切削下的小切屑與先前介紹的切削刀具切下的切屑類似。兩種極為常用的砂粒是金剛砂和氧化鋁，都是晶體狀態(tài)。晶體被碾碎，產(chǎn)生的砂的顆粒，按大小分類，再用某些材料如陶化土、玻璃、橡膠、蟲(chóng)膠或酚醛樹(shù)脂粘接。砂輪的切削面可以是周邊、側(cè)而或兩者都是。

當(dāng)小砂粒的切削刃變鈍，切削力增大時(shí)則從粘接材料中拉出這些鈍的顆粒。這就暴露出新的顆粒，即稱為砂輪的自然磨損。如果砂輪切削面的廓形包含太鋒利的角，在該點(diǎn)的砂粒沒(méi)有得到足夠的支承并因砂粒過(guò)早地從粘接材料中拉出而引起砂輪的快速磨損。

有許多切削刃都有斷續(xù)切削的鈍化效應(yīng)，因此通過(guò)磨削可以去除的最小切屑厚度可能小于砂粒切削刃的厚度。由于這個(gè)刃極薄，使用砂輪而非其他切削刀具來(lái)將某些面加工成較高精度是可行的。因用于切除微小切屑的砂輪壓力輕，引起的工件或砂輪撓曲相對(duì)較小。 磨床

較為常見(jiàn)的磨床類型有萬(wàn)能磨床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床、立式平面磨床、臥式平面磨床和無(wú)心磨床。

萬(wàn)能磨床和外圓磨床工件可以安裝在頂尖之間或卡在萬(wàn)能磨床的主軸中。對(duì)于外圓磨床，安裝主軸和尾架的工作臺(tái)平行于砂輪的軸線。對(duì)于其他磨削工序，有可能旋轉(zhuǎn)主軸箱、朝工作臺(tái)水平力向進(jìn)給砂輪以及讓砂輪做平行于工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的短距離的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。外圓磨床是限于磨削直的和錐度的圓柱形工件的專用機(jī)床。

內(nèi)圓磨床用于終飾內(nèi)表面，如發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、滾珠軸承座圈和類似的需要極高精度和高光潔度的工件。工件靠在砂輪上以相反的方向以及慢于砂輪的速度旋轉(zhuǎn)。砂輪的直徑必須小于待磨面直徑，而且當(dāng)表面直徑小時(shí)，砂輪每分鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)必須極高以期在砂輪周邊產(chǎn)生需要的表面速度。小砂輪磨損速度很快，因此應(yīng)該設(shè)計(jì)出通過(guò)磨削要去除的材料很少的工件。在切口的端部應(yīng)允許有適當(dāng)?shù)纳拜嗛g隙。

平面磨床平面磨床是用于精加工平面的多用途機(jī)床。有兩種類型,臥式和立式。在臥式機(jī)型中、砂輪的軸線是水平的并且磨削在其周邊進(jìn)行。在立式機(jī)型中，砂輪的軸線是垂直的并且磨削在其底面上進(jìn)行。兩種類型的磨床可能有往復(fù)式工作臺(tái)或旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。磁性材料可以通過(guò)電磁卡盤(pán)固定在這些工作臺(tái)上。非磁性材料被夾在或用螺栓固定在工作臺(tái)上帶有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的平面磨床尤其適合于同時(shí)磨削類似的小工件。

無(wú)心磨床無(wú)心磨床是用于在柱面、錐面和球面，如活塞銷、滾柱和滾珠軸承、錐型銷和小軸上產(chǎn)生高光潔度，精密加工的重復(fù)性機(jī)床。如果用費(fèi)用來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)床，它是到目前為止最經(jīng)濟(jì)的加工這種平面的方法。這種機(jī)床主要的元件有砂輪、調(diào)整輪和工件架這三種元件，彼此相對(duì)適當(dāng)定位．在磨削進(jìn)，用于支撐和引導(dǎo)工件，而無(wú)須其它支撐或引導(dǎo)。調(diào)整輪控制工件的旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速率。

貫穿進(jìn)給法用于磨削沒(méi)有干擾凸肩的圓柱形零件·工件在機(jī)床的一側(cè)通過(guò)砂輪。進(jìn)入時(shí)表面粗糙，從另一側(cè)出來(lái)時(shí)具有了精加工的表面。橫磨法用于磨削有干擾凸肩的圓柱形零件和錐度面或型面。工件放在工件支架上，后者與調(diào)整輪一起向前進(jìn)給，迫使工件頂著砂輪。砂輪將其周邊加工成工作所需的輪廓。

銑床

臥式銑床

銑床有兩種主要型式：臥式與立式，臥式銑床中，銑刀安裝在由主軸驅(qū)動(dòng)的水平軸上。 最簡(jiǎn)單的工序，為闊面銑削，用于在工件上制成一個(gè)水平面。

在估計(jì)一銑削操作中的加工時(shí)間時(shí)，應(yīng)該記住銑刀的移動(dòng)距離將大于工件的長(zhǎng)度。這一延長(zhǎng)的距離見(jiàn)說(shuō)明，銑刀行程的距離由I + 給,這里l是工件長(zhǎng)度，ae是切口深

機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)武漢理工大學(xué)出版社詳細(xì)翻譯61_機(jī)械工程專業(yè)

度,d是銑刀直徑加.時(shí)問(wèn)由下式給出

t= [l+ ]/v

式中v是工件的進(jìn)給速度

金屬切削率Z等于進(jìn)給速度與去除的金屬在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的橫截面積的乘

積。如果ap等于工件寬度，則：

Z＝aeapvf

還有一些其他的水平銑削工藝。在成形切削中，專用銑刀帶有成形的切削刃以便在工件上形成所需的截面。這些銑刀一般制造費(fèi)用高，成形切削只有在產(chǎn)量足夠大時(shí)才使用。在開(kāi)槽工序中，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)銑刀在工件內(nèi)加工一個(gè)長(zhǎng)方形槽類似地，在斜面銑削中，用標(biāo)準(zhǔn)銑刀加工一個(gè)三角形槽。圖中所示的跨銑工序僅僅是無(wú)數(shù)種通過(guò)在機(jī)床軸上安裝多個(gè)銑刀可以完成的工序之一。這樣，銑刀組合可以加土各種各樣的斷而形狀。當(dāng)組合使用銑刀時(shí)，工序常稱為組合銑削.

固定工件既可通過(guò)栓接于工作臺(tái)上的臺(tái)鉗也可直接用提供的T型槽將工件夾持在工作臺(tái)上。 立式銑床

各種各樣的水平面、垂直面和斜面的加工工序都可以在立式銑床上完成。該機(jī)床，顧名思義，主軸是垂直的。在升降型銑床上，工件可以以下面任意一種方式進(jìn)給:

1通過(guò)升降升降臺(tái)，沿垂直軸線進(jìn)給

2通過(guò)沿升降臺(tái)移動(dòng)滑板，沿水平軸線進(jìn)給。

3通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)穿過(guò)滑板，沿水平軸線進(jìn)給

在較大型的立式銑床上，滑板直接安裝在床身上，刀具與工件間沿垂直軸線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)銑床頭順立柱上下的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的；這些機(jī)床統(tǒng)稱為床身型立式銑床。

一種加工水平平面的典型端面銑削工序所使用的銑刀稱為端面銑刀。

為了估算加工時(shí)間t，間隙還應(yīng)有助于工件與刀具間額外的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)毒咻S線運(yùn)動(dòng)的路徑在工件上通過(guò)時(shí)，總的運(yùn)動(dòng)距離由（l+d,)給出，因此加工時(shí)間由下式給出

t=[l+2])/v,

式中l(wèi)是工件長(zhǎng)度，d是銑刀直徑，v是工件進(jìn)給速度.

當(dāng)?shù)毒咻S線的路徑?jīng)]有在工件上通過(guò)時(shí)，則

t= [l+2]/v

式中ae是立銑中切口的寬度。

兩種情況下的金屬切削率z都由方程z=aeapv給出

工件固定也是通過(guò)機(jī)用臺(tái)鉗或用機(jī)用工作臺(tái)內(nèi)T型槽來(lái)完成。

拉床

拉削在各種型號(hào)的設(shè)備t進(jìn)行，包括便攜式裝置、手提式拉削裝置以及從小型手工操作或動(dòng)力馭動(dòng)的芯軸壓床到大型臥式表面拉床等機(jī)床。然而，傳統(tǒng)的壓力機(jī)是多功能的機(jī)床且很少用于拉削。對(duì)任何一個(gè)拉床的主要要求包括工具與工件間精確的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用以承受遇到的很大的力。大多數(shù)機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單又非�？煽�

拉床的分類

拉床可以根據(jù)上作特性和當(dāng)機(jī)床完全裝好工具后所完成的作業(yè)類型進(jìn)行分類；根據(jù)切削行程的方向，拉床可以分為切削行程的軸垂直于地面的立式拉床、切削行程的軸平行于地面的臥式拉床以及包含所有其他變種和組合的專用型拉床；拉床還可以進(jìn)步分為表面拉床、內(nèi)拉床和通用拉床或組合拉床。

用驅(qū)動(dòng)拉床的動(dòng)力類型也可用于描述拉床。機(jī)床由機(jī)械或液壓提供動(dòng)力，對(duì)立式或小型臥式拉床最好使用液壓馳動(dòng)。但是，有些機(jī)床如連續(xù)（鏈）型和大型臥式表面拉削類型都幾乎毫無(wú)例外地由機(jī)電方式提供動(dòng)力。由于機(jī)電驅(qū)動(dòng)可能節(jié)省能源，這種類型的動(dòng)力現(xiàn)在已用在其他拉床上

對(duì)拉床的進(jìn)一步分類是建立在工作特性的基礎(chǔ)上如單推桿式或雙推桿式、下拉式或上拉式、下推式或上推式回轉(zhuǎn)式、連續(xù)式、壺式和盲鍵式，圖中表示的是按照傳動(dòng)類型拉削行程的方向以及工作特性對(duì)拉床分類的略圖

拉床具有單速、雙速或變速驅(qū)動(dòng)。對(duì)于某些應(yīng)用而言，最好用雙速控制來(lái)驅(qū)動(dòng)拉刀，在部分行程中以一個(gè)速度驅(qū)動(dòng)，而在另一部分行程中以第二個(gè)速度驅(qū)動(dòng)。

機(jī)床控制系統(tǒng)可以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜在某些機(jī)床上具有的高級(jí)控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)任何所需的推桿運(yùn)動(dòng)順序、加載、緊夾具、工件運(yùn)動(dòng)、松夾具和卸載在一些機(jī)床上使用了可編程控制器。雖然數(shù)字控制（NC）和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)一般不用于拉削的簡(jiǎn)單需求，但它們已經(jīng)用于某些特殊應(yīng)用

有許多不同的附件和附屬裝置供拉床使用，它們包括往復(fù)移動(dòng)送件裝置用于垂直平面拉床的帶有橫進(jìn)給、交叉進(jìn)給或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傾斜和有刻度的工作臺(tái)根據(jù)應(yīng)用不同，常常需要自動(dòng)加載/卸載、緊夾／松夾和拉刀修正系統(tǒng)，在涉及大塊金屬切除的大量生產(chǎn)中經(jīng)常使用切屑傳送機(jī)。有很多不同的材料處理裝置用于使拉削工藝自動(dòng)化。數(shù)個(gè)合并成連續(xù)生產(chǎn)線的拉床還可以完成其他諸如鉆削.銼削和銑削的作業(yè)

拉床的選擇

為某一具體應(yīng)用選擇拉床的重要因素包括作業(yè)所需的刀具類型和生產(chǎn)需求。需要考慮機(jī)床的基本特點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)、能力（以噸為單位計(jì)的推桿力）、推桿行程和速度、工具和工件的尺寸容量。機(jī)床的大小和容量是刀具和工件大小、拉削功率需求和可用生產(chǎn)空間的函數(shù)。

立式拉床的優(yōu)點(diǎn)有減少車(chē)間面積需求；讓刀具在立面上運(yùn)動(dòng)．這樣就避免了可能發(fā)生的下垂；一般能更好地分散切削液以及更容易除屑、更容易加載、夾緊和卸載工件。與臥式類型相比，一些立式機(jī)床的缺點(diǎn)包括行程長(zhǎng)的拉床需要更高的天花板或更深的地面凹陷，而且更換工具更難進(jìn)行。然而，一些小型直立臺(tái)式拉床相對(duì)便宜，而且具有由一種設(shè)置到下一種設(shè)置改變快的特點(diǎn)。

通常臥式拉床的優(yōu)點(diǎn)有可以處理更大和更重的工件以及適于切除較大原材料的更長(zhǎng)的拉刀。拉床可以快速設(shè)置來(lái)拉削不同的零件，往往提高了多用性。但是除連續(xù)型拉床、專用拉床以及大型快速的臥式拉床外，大多數(shù)正在使用和建造的拉床都是立式的。

切削技術(shù)

加工基礎(chǔ)

作為產(chǎn)生形狀的一種方法，機(jī)械加工是所有制造過(guò)程中最普遍使用的而且是最重要的方法。機(jī)械加工過(guò)程是一個(gè)產(chǎn)生形狀的過(guò)程，在這過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)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(chǎng)合，工件無(wú)支承情況下，使用移動(dòng)式裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機(jī)械加工是通過(guò)既支承工件又支承刀具的裝備來(lái)完成。

機(jī)械加工在制造過(guò)程中具有兩方面。小批生產(chǎn)低費(fèi)用。對(duì)于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個(gè)要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個(gè)零件，幾乎都要花費(fèi)高額的加工費(fèi)用�？亢附觼�(lái)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狀。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)利用貴重設(shè)備而又無(wú)需特種加工條件下，幾乎可以從任何種類原材料開(kāi)始，借助機(jī)械加工把原材料加工成任意所要求的結(jié)構(gòu)形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對(duì)于生產(chǎn)一個(gè)零件，甚至于當(dāng)

零件結(jié)構(gòu)及要生產(chǎn)的批量大小上按理都適于用鑄造、鍛造或壓力加工來(lái)生產(chǎn)的，但通常寧可選擇機(jī)械加工。

嚴(yán)密的精度和良好表面光潔度。機(jī)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(lái)生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)的話，那么在機(jī)械加工中則是屬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)加工工藝提供其一般表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過(guò)的表面上才進(jìn)行機(jī)械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機(jī)械加工之外，幾乎沒(méi)有別的加工方法能進(jìn)行加工。又如已鍛工件上的小孔加工，也是被鍛后緊接著進(jìn)行機(jī)械加工才完成的。

基本的機(jī)械加工參數(shù)

切削中工件與刀具的基本關(guān)系是以下四個(gè)要素來(lái)充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進(jìn)給速度，和吃刀深度。

切削刀具必須用一種合適的材料來(lái)制造，它必須是強(qiáng)固、韌性好、堅(jiān)硬而且耐磨的。刀具的幾何形狀——以刀尖平面和刀具角為特征——對(duì)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(guò)工件表面的速率，它是以每分鐘英寸來(lái)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——刀具的配合。一般來(lái)說(shuō)，工件材料越硬，速度越低。 進(jìn)給速度是刀具切進(jìn)工件的速率。若工件或刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給量是以每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的英寸數(shù)目來(lái)度量的。當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量是以每一行程走過(guò)的英寸數(shù)度量的。一般來(lái)說(shuō)，在其他條件相同時(shí)，

進(jìn)給量與切削速度成反比。

吃刀深度——以英寸計(jì)——是刀具進(jìn)入工件的距離。它等于旋削中的切屑寬度或者是等于線性切削中的切屑的厚度。粗加工比起精加工來(lái)，吃刀深度較深。

切削參數(shù)的改變對(duì)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的等溫曲線，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(shí)，沿著整個(gè)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(shí)，切屑附近的前刀面上就有更高的溫度。這就導(dǎo)致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方切削溫度最高。

實(shí)質(zhì)上由于在金屬切削中所做的全部功都被轉(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增加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(shí)，將使被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的增加和切削速度，這情形就更是復(fù)雜。未變形切屑厚度的增加勢(shì)必導(dǎo)致通過(guò)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)中的切屑的溫升。進(jìn)而副變形區(qū)勢(shì)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(shí)質(zhì)上對(duì)被切離金屬的單位體積功率消耗上并沒(méi)有什么影響，因此實(shí)際上對(duì)切削溫度沒(méi)有什么作用。因?yàn)槭聦?shí)已經(jīng)表明：切削溫度即使有小小的變化對(duì)刀具磨損率都將有實(shí)質(zhì)意義的影響作用。這表明如何從切削參數(shù)來(lái)確定切削溫度那是很合適的。

為著測(cè)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(xiàng)技術(shù)是建立在高速鋼刀具截面金相顯微測(cè)試基礎(chǔ)上，目的是要建立顯微結(jié)構(gòu)變化與熱規(guī)律圖線關(guān)系式。當(dāng)要加工廣泛的工件材料時(shí)，Trent已經(jīng)論述過(guò)測(cè)定高速鋼刀具的切削溫度及溫度分布的方法。這項(xiàng)技術(shù)由于利用電子顯微掃描技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步發(fā)展，目的是要研究將已回過(guò)火和各種馬氏體結(jié)構(gòu)的高速鋼再回火引起的微觀顯微結(jié)構(gòu)變化情況。這項(xiàng)技術(shù)亦用于研究高速鋼單點(diǎn)車(chē)刀和麻花鉆的溫度分布。 刀具的磨損

從已經(jīng)被處理過(guò)的無(wú)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形凹口磨損。后刀面磨損既發(fā)生在主刀刃上也發(fā)生在副刀刃上。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(tīng)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(dòng)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(shí)際切削條件下，由于主前刀面先于副前刀面磨損，磨損到達(dá)足夠大時(shí)，刀具將失效，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(dòng)接觸區(qū)的摩擦應(yīng)力，在滑動(dòng)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(gè)區(qū)域發(fā)生了。這是因?yàn)樵谇行伎ㄗ^(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(diǎn)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(duì)于實(shí)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(guò)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升得更快，而且又因任何形式的磨損率實(shí)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(shí)發(fā)生的。

刀具的主后刀面磨損帶的尾部是跟未加工過(guò)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，那是很普遍的。這是因?yàn)榫植啃?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(huì)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(duì)刀具的切削性質(zhì)無(wú)實(shí)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(jìn)行的話，那么刀具就存在斷裂的危機(jī)。

表面精整加工機(jī)理

對(duì)已加工表面進(jìn)行精整加工的機(jī)理，基本上有五個(gè)方面，它們是：

1）切削過(guò)程的基本幾何結(jié)構(gòu)。例如在工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，單點(diǎn)車(chē)刀將軸向前進(jìn)一個(gè)等距。當(dāng)垂直對(duì)著走刀運(yùn)動(dòng)方向觀察時(shí)，結(jié)果在工件表面上有一系列基本形狀一樣，即似切割刀具刀尖形狀復(fù)制而成的三角槽紋。

2）切削加工的效率。已經(jīng)論述過(guò)，帶不穩(wěn)定切屑瘤的切削加工將產(chǎn)生含有硬切屑瘤碎屑的表面，這些碎屑將導(dǎo)致表面光潔度的破壞（降級(jí)）。已經(jīng)證明，在采用進(jìn)給量大，前角小，切削速度低的不利情況下，除了產(chǎn)生不穩(wěn)定的切屑瘤外，切削過(guò)程也會(huì)不穩(wěn)定。同時(shí)，在切削區(qū)里進(jìn)行的也不再是切削，而是撕裂，導(dǎo)致厚度不均勻，不連續(xù)的切屑，加工出的表面質(zhì)量差。當(dāng)加工可塑性大的材料，如加工銅和鋁時(shí)，這種情形特別突出。

3）機(jī)床的穩(wěn)定性。在各種切削條件（如工件尺寸裝夾的方法，刀具相對(duì)于機(jī)床的剛度）相結(jié)合情況下，刀具的不穩(wěn)定性可能產(chǎn)生，那將引起振動(dòng)。在某些情況下，這振動(dòng)將達(dá)到維持穩(wěn)定而在另一種情況下，這振動(dòng)將加重，直至停止切削，否則可能使刀具和工件發(fā)生相當(dāng)嚴(yán)重的破壞。這種現(xiàn)象稱作“刀振”，而且在軸向車(chē)削中是以工件表面上長(zhǎng)間距螺旋帶狀和已加工表面瞬間短距波紋為特征的。

4）切除金屬切屑的有效性。斷續(xù)產(chǎn)生切屑的機(jī)械加工中，像銑削或脆性材料車(chē)削中，切屑或者是由于重力作用或者是由于切削運(yùn)動(dòng)而引起切屑輔助噴射作用而離開(kāi)切削區(qū)，那是所希望得到的。同樣它們也將不會(huì)以任何方式影響已切削表面。然而當(dāng)切屑的產(chǎn)生明顯是連續(xù)不斷時(shí)，除非采取措施控制切屑外，否則它將沖擊傷害已加工過(guò)的表面并且會(huì)在表面上留下劃痕，除了看起來(lái)會(huì)令人厭惡外，還常導(dǎo)致較差的表面光潔度（精度）。

極限和公差

制造機(jī)器零件應(yīng)使它們具有互換性。換句話說(shuō)，每一個(gè)機(jī)器或機(jī)構(gòu)的零件應(yīng)制造成具有一定

的尺寸和形狀以便使之能裝入到任何其他同類型的機(jī)器或機(jī)構(gòu)中。為了把零件制造成可以互換，每一個(gè)具體零件都必須把它制造成一定尺寸以便將以合適的方式裝入到與其相配合的零件中去。把許多零件做成有準(zhǔn)確的尺寸，那不僅是不可能的，而且也是不實(shí)際的。這是因?yàn)闄C(jī)床并不是完美的，刀具也會(huì)被磨損的，偏離準(zhǔn)確尺寸稍有點(diǎn)偏差也是允許的。尺寸偏差大小數(shù)量取決于要制造零件的種類。例如，一個(gè)零件可以制成6英寸長(zhǎng)，其長(zhǎng)度偏差為±0.003英寸（即正負(fù)千分之三英寸）。因此該零件可以是5.997到6.003英寸長(zhǎng)，而仍然是合格的尺寸。這兩個(gè)尺寸被稱為極限尺寸。上下極限尺寸之間的差值就稱做公差。

公差是一個(gè)零件尺寸允許變化的總值。

基本尺寸是那樣的尺寸，從基本尺寸出發(fā)，靠運(yùn)用偏差和公差來(lái)得到（推導(dǎo)出）極限尺寸。有時(shí)極限尺寸僅允許在單一方向。這就叫做單向公差（偏差）。

單向公差標(biāo)注是尺寸標(biāo)注制度。于此公差（亦即偏差）僅在基本尺寸（又叫公稱尺寸）的一側(cè)表示。

標(biāo)注單向公差允許變更孔或軸公差而不影響配合。

當(dāng)公差分布于基本尺寸的兩側(cè)，那就叫做雙向公差（偏差）或叫正負(fù)偏差。

標(biāo)注雙向公差也是一種尺寸標(biāo)注制度，于此，，公差（亦即偏差）被分別表示在基本尺寸（亦叫公稱尺寸）兩側(cè)。

標(biāo)注極限尺寸也是一種尺寸標(biāo)注制度，于此僅僅表示極大和極小尺寸。這樣，公差就是這兩個(gè)極限尺寸之間的差值。

尺寸控制和表面精整

已經(jīng)加工完成而且具有正確尺寸和形狀的零件常常需要進(jìn)行某種表面精整處理，以便使它們能充分達(dá)到其功能要求。某些情況下，改善表面材料的物理性質(zhì)以便抗?jié)B透抗磨損，那是必需的。許多制造過(guò)程中，零件表面留有臟物、切屑、油脂或其他有害物質(zhì)在上面。以不同材料制成的裝配件或用不同方法加工的相同材料制成的裝配件可能需要某些特殊的表面處理，以提供裝配件外表面的均勻性。

表面精整加工有時(shí)可能是一種中段處理加工。例如在任何種類的涂漆、電鍍之前，清洗和拋光通常是很重要的的工序。某些清洗程序也用于改善相配零件表面的光滑度和用于去除毛刺和銳角。因?yàn)檫@些毛刺和銳角在以后的使用中是有害的。在各種環(huán)境中防止腐蝕是表面精整處理的另一種重要作用和需要。防護(hù)措施將主要取決于原先暴露部分的狀況以及尚需考慮防護(hù)的材料和包括考慮經(jīng)濟(jì)因素在內(nèi)。

當(dāng)一個(gè)零件可用作“配件”去更換另一個(gè)同樣的尺寸和材料規(guī)格的零件時(shí)，那么就說(shuō)這些配件是可互換的。互換性制度通�？山档蜕a(chǎn)成本，因此對(duì)于一種昂貴的、瑣碎的修配加工沒(méi)有必要存在，萬(wàn)一需要更換已磨損了的零件時(shí)，這種制度就有利于雇主購(gòu)買(mǎi)配件了。 自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)

用作裝配設(shè)備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動(dòng)到夾具中心上，以確保零件從傳送機(jī)上或從備件盤(pán)上取出后置于已定位置上。然而在某些應(yīng)用場(chǎng)合、強(qiáng)制零件移動(dòng)到中心線上時(shí)，可能引起零件或設(shè)備破壞。當(dāng)該零件易損而且小小振動(dòng)可能導(dǎo)致報(bào)廢時(shí)，或當(dāng)其位置是由機(jī)床主軸或模具來(lái)確定時(shí)，再或者當(dāng)公差要求很精密時(shí)，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(guó)俄亥俄州Elyria的Zaytran公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步系列柔順性?shī)A具。因?yàn)閵A具的作用力和同步化裝置是各自獨(dú)立的，該同步裝置可以用精密的滑移裝置來(lái)替換而不影響夾具的作用力。夾具規(guī)格范圍是從0.2英寸行程、5英磅夾緊力到6英寸行程、400英磅夾緊力。

現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來(lái)越小而產(chǎn)品的品種規(guī)格變化更大。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計(jì)劃、批量和產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(guò)情況那樣裝配自動(dòng)化。盡管柔性?shī)A具的發(fā)展很快落后

機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)武漢理工大學(xué)出版社詳細(xì)翻譯61_機(jī)械工程專業(yè)

于柔性運(yùn)輸處理裝置的發(fā)展，如落后于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，但仍然試圖指望增加夾具的柔順性。事實(shí)上夾具是重要的裝置——生產(chǎn)裝置的專項(xiàng)投資就加強(qiáng)了使夾具更加柔性化在經(jīng)濟(jì)上的支持。

根據(jù)它們的柔順性，夾具可以分為：專用夾具、組合夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具和高柔性?shī)A具。柔性?shī)A具是以它們對(duì)不同工件的高適應(yīng)性和以少更換低費(fèi)用為特征的。

結(jié)構(gòu)形式可變換的柔性?shī)A具裝有可變更結(jié)構(gòu)排列的零件（例如針形頰板，多片式零件和片狀頰板），標(biāo)準(zhǔn)工件的非專用夾持或夾緊元件（例：氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)夾持夾具和帶有可移動(dòng)元件的夾具配套件），或者裝有陶瓷或硬化了的中介物質(zhì)（例如流動(dòng)粒子床夾具和熱夾緊夾具）。為了生產(chǎn)，零件要在夾具中被固緊，需要產(chǎn)生夾緊作用，其有幾個(gè)與夾具柔順性無(wú)關(guān)的步驟： 結(jié)構(gòu)造型任務(wù)就是要產(chǎn)生若干穩(wěn)定平面的組合，這樣在這些平面上的各夾緊力將使工件和夾具穩(wěn)定。按慣例，這個(gè)任務(wù)可用人-機(jī)對(duì)話即幾乎完全自動(dòng)化的方式來(lái)完成。以人-機(jī)對(duì)話即以自動(dòng)化方式確定夾具結(jié)構(gòu)造型的優(yōu)點(diǎn)是可有組織有規(guī)劃進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，減少所需的設(shè)計(jì)人員，縮短研究周期和能更好地配置工作條件。簡(jiǎn)言之，可成功地達(dá)到顯著提高夾具生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

在充分準(zhǔn)備了構(gòu)造方案和一批材料情況下，在完成首次組裝可以成功實(shí)現(xiàn)節(jié)約時(shí)間達(dá)60％。 因此夾具結(jié)構(gòu)造型過(guò)程的目的是產(chǎn)生合適的編程文件。

下面的部分將闡述自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的程序編制步驟和應(yīng)用實(shí)例。

CUTTING TECHNOLOGY

Introduction of Machining

Machining as a shape-producing method is the most universally used and the most important of all manufacturing processes. Machining is a shape-producing process in which a power-driven device causes material to be removed in chip form. Most machining is done with equipment that supports both the work piece and cutting tool although in some cases portable equipment is used with unsupported workpiece.

Low setup cost for small Quantities. Machining has two applications in manufacturing. For casting, forging, and press working, each specific shape to be produced, even one part, nearly always has a high tooling cost. The shapes that may he produced by welding depend to a large degree on the shapes of raw material that are available. By making use of generally high cost equipment but without special tooling, it is possible, by machining; to start with nearly any form of raw material, so tong as the exterior dimensions are great enough, and produce any desired shape from any material. Therefore .machining is usually the preferred method for producing one or a few parts, even when the design of the part would logically lead to casting, forging or press working if a high quantity were to be produced.

Close accuracies, good finishes. The second application for machining is based

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