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附錄 of ne of is to of on as a of as a of in be a of is is to be In to of to us to of in be to of of it OF is to of to in at of A to a in is of In be be in a or a of in we to of no to of on A on on A on a of on on at , a of of of ,, in up of A is at or at or is ti as a by a is to or is as be ,in as at of of is to ie is of a as s we a of in to of we te s to to do so we to of do as in to a at we to to an as we A of be by of by s to a of be s we of we we a of It it as or of an It is a in a be by to to to do so in a a to in in to =to a to to of in or is be to To do in it is to do we be to to in at on as he to be as in if is a it be of to is a be he is if of or if is in in be in of of is it is by of (1)of or in an is (2)is in so a of is (3)is is at or be so is (4) to be is to is to do to It is we be of is to to be in of No To of is to to of of or It is to of a to of is by in at at is to is to be of a is 0mm id a of of is of of at be as in of a it to is an in is it is a of of a it to be as a is to be to or is of is in a is to a or in to be is an to is be on is be or in as in A to be be so to a on of in a 0 in as to be to of in of a in ft of In be to a of an be a of is .4 or in to of is in is a of as on by of of in be in to to If at a it is to of so be As a of be at 0 by or is on of be in of a if by or id it be to as to it as it of an be of an of is of to is by as A is a of In to a is in it is to be of it be in an or of on if an is in a or a on a it is in A of of by to of to a of in by of a on of In to as an a of is a is in a as to of of to in to of to 翻譯 機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué) 運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本目的是去設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械零件的理想運(yùn)動(dòng) ,然后再用數(shù)學(xué)的方法去描繪該零件的位置 ,速度和加速度 ,再運(yùn)用這些參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)零件 對(duì)于大部分固著在地球上的機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō) ,與之聯(lián)系最密切的是時(shí)間 ,將加速度和動(dòng)態(tài)力定義成時(shí)間作用的結(jié)果 應(yīng)力是作用在物體上的外力和慣性力的作用結(jié)果 目的是要在一定的工況要求下 ,對(duì)材料進(jìn)行選擇 ,使材料的應(yīng)力在許用極限應(yīng)力之內(nèi) 在機(jī)械設(shè)計(jì)中 ,零件受到的最大力是取決于材料本身的動(dòng)態(tài)性能 加速度又要回到運(yùn)動(dòng)學(xué)中去計(jì)算 ,這是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 它對(duì)與任何一個(gè)零件的成功設(shè)計(jì)夠起著至關(guān)重要的作用 根據(jù)機(jī)構(gòu)所具有的自由度 ,任何機(jī)械系統(tǒng)都可以被分類(lèi) 在通常情況下 ,剛體在相關(guān)的平面內(nèi)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自由運(yùn)動(dòng) ,這個(gè)運(yùn)動(dòng)同時(shí)包括轉(zhuǎn)動(dòng)和平移 在可以饒任何軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)可以沿著三個(gè)坐標(biāo)平移 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)變成了饒一個(gè) (垂直與這個(gè)平面的 )軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和同時(shí)發(fā)生的可以被分解為沿在這個(gè)平面內(nèi)的兩個(gè)坐標(biāo)軸的平移分量 我們將當(dāng)前的討論限制在二維的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中 純轉(zhuǎn)動(dòng) 物體圍繞著在相對(duì)于一個(gè)靜止的坐標(biāo)系靜止的一點(diǎn) (回轉(zhuǎn)中心 )轉(zhuǎn)動(dòng) . 其他所有物體上的點(diǎn)都可以用相對(duì)中心的弧來(lái)描述 只有在角度方向上有變化 .. 純平動(dòng) 所有在物體上的點(diǎn)在平行的路徑上平移 而在角度方向上沒(méi)有發(fā)生變化 . 復(fù) 雜運(yùn)動(dòng) 同時(shí)包含轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 物體上的點(diǎn)不會(huì)在沿著平行的路徑移動(dòng) ,他們?cè)陴堉行霓D(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也不停著改變著位置 . 鉸鏈?zhǔn)锹?lián)接所有機(jī)構(gòu)的基本的構(gòu)件 (齒輪 ,帶 ,鏈 )實(shí)際上都是不同類(lèi)型的鉸鏈 ,鉸鏈組成了聯(lián)接和運(yùn)動(dòng)部件 . 聯(lián)接是一個(gè)剛體和另外的連接件至少有兩個(gè)結(jié)點(diǎn) . 運(yùn)動(dòng)部件 (也稱接頭 )是在兩個(gè)連接件的結(jié)合部分 ,這個(gè)結(jié)合允許相對(duì)的運(yùn)動(dòng) ,允許連接件之間潛在的運(yùn)動(dòng) . 術(shù)語(yǔ)低副是用來(lái)描繪接頭間的面接觸 .,如針和孔的結(jié)合面 點(diǎn)和線接觸 當(dāng)它們之間用于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) )當(dāng)針和孔只有一面接觸時(shí) ,在針間的面聯(lián)接實(shí)際上已經(jīng)變成了線接觸 微觀上看 ,在平面滑動(dòng)的桿件實(shí)際上只存在一些相關(guān)點(diǎn)的接觸 ,那是表面凹凸不平的突點(diǎn) ,低副相對(duì)于高副的優(yōu)點(diǎn)是有利于接觸表面之間的潤(rùn)滑 ,這一點(diǎn)對(duì)于旋轉(zhuǎn)接頭來(lái)說(shuō)是確實(shí)存在的 結(jié)果鉸接接頭能夠減少摩擦 ,延長(zhǎng)壽命 . 當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械時(shí) ,為了取得運(yùn)動(dòng)部件的加速度信息必須首先對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的運(yùn)動(dòng)分析 但是這樣做 ,我 們需要知道所有運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量 ,和加速度 ,這些零件還沒(méi)有存在 ,正如碰到的所有設(shè)計(jì)問(wèn)題 ,我們?cè)谠O(shè)計(jì)決定零件最佳尺寸和形狀時(shí)缺少足夠的信息 當(dāng)我們得到更多的信息時(shí) ,再得到更好的解決方案 . 在估計(jì)你設(shè)計(jì)的零件質(zhì)量的初期通過(guò)合理的假設(shè)零件的形狀和尺寸及其合理選擇材料來(lái)獲得 再去乘以所選材料的質(zhì)量密度 ,去取得零件最初的合理質(zhì)量 我們?nèi)绾蝸?lái)判斷我們所選擇的尺寸和形狀是否合理呢 ?很不巧 ,我們要到分析完所受應(yīng)力 和失效分析后才能知道 ,特別是細(xì)長(zhǎng)零件 ,如軸 ,細(xì)長(zhǎng)的連桿 ,甚至在很小的應(yīng)力條件下 ,零件在動(dòng)載的的失效形式將限制我們的設(shè)計(jì) 我們可能將會(huì)發(fā)現(xiàn)零件在動(dòng)載荷的情況下會(huì)失效 尺寸和材料 ,重新來(lái)選擇設(shè)計(jì) 應(yīng)力和失效分析 . 設(shè)計(jì)不可避免地成為一個(gè)迭代過(guò)程 . 值得注意的是 ,在靜力作用下 ,可以通過(guò)增加零件的質(zhì)量來(lái)提高其強(qiáng)度 ,將不合格的設(shè)計(jì)變?yōu)楹细?,而在動(dòng)態(tài)力作用的情況下 ,這樣做可能產(chǎn)生有害的后果 更大的質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生更大的力 ,隨 即也會(huì)有更大的應(yīng)力 設(shè)計(jì)者要從零件上去除一些質(zhì)量 與此同時(shí) ,抵御動(dòng)態(tài)力的強(qiáng)度和剛度最大 . 在設(shè)計(jì)任何機(jī)器或者機(jī)構(gòu)時(shí) ,所考慮的主要事件之一是其強(qiáng)度應(yīng)該比它所承受的應(yīng)力要大的多 ,以確保安全可靠性 ,要保證機(jī)械零件在使用過(guò)程中不發(fā)生失效 ,就必須知道它們?cè)谀承r(shí)候會(huì)發(fā)生失效的原因 ,然后 ,才能將應(yīng)力和強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái) ,以確保其安全 . 設(shè)計(jì)任何機(jī)械零件的理想情況為 ,工程師可以利用大量的他所選的這種材料的強(qiáng)度 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 表面粗糙度和尺寸大小的試件進(jìn)行 ,而且試驗(yàn)應(yīng)該在與零件使用過(guò)程中承受的載荷完全相同的情況下進(jìn)行 如果零件將要承受彎曲載荷 ,那么就應(yīng)該進(jìn)行彎曲載荷的試驗(yàn) 那么就應(yīng)該進(jìn)行彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷的試驗(yàn) ,這些種類(lèi)的試驗(yàn)可以提供非常有效和精準(zhǔn)的數(shù)據(jù) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,只要能夠獲得這種數(shù)據(jù) ,工程師就可以盡可能好地進(jìn)行工程設(shè)計(jì)工作 如果零件的失效可能危害人的生命安全 ,或者零件有足夠大的產(chǎn)量 ,則在設(shè)計(jì)前收集這樣廣泛的數(shù)據(jù)所花費(fèi)的費(fèi)用是很值得的 ,例如 ,汽車(chē)和冰箱的零件的產(chǎn)量非常的大 ,可以在生產(chǎn)之前對(duì)它們進(jìn)行大量的試驗(yàn) ,使其具有較高的可靠性 則攤到所生產(chǎn)每個(gè)零件的費(fèi)用是非常低的 . 你可以對(duì)下列四種類(lèi)型的設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià) . (1)零件的失效可能危害人的生命安全 ,或者零件的產(chǎn)量非常大 ,因此在設(shè)計(jì)時(shí)安排一個(gè)完善的試驗(yàn)程序會(huì)被認(rèn)為是合理的 . (2)零件的產(chǎn)量足夠大 ,可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)南盗性囼?yàn) . (3)零件的 產(chǎn)量非常小 ,以至于進(jìn)行試驗(yàn)根本不合算 ;或者要求很快地完成設(shè)計(jì) ,以至于沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn) . (4)零件已經(jīng)完成設(shè)計(jì) ,制造和試驗(yàn) ,但其結(jié)果不能令人滿意 我們將主要對(duì)后三種類(lèi)型進(jìn)行討論 設(shè)計(jì)人員通常只能利用那些公開(kāi)發(fā)表的屈服強(qiáng)度 ,極限強(qiáng)度和延伸率等數(shù)據(jù)資料 對(duì)靜載荷和動(dòng)載荷 ,二維應(yīng)力狀態(tài)與三維應(yīng)力狀態(tài) ,高溫與低溫以及大零件和小零件進(jìn)行設(shè)計(jì) ! 而設(shè)計(jì)中所能利用的數(shù)據(jù)通常是從簡(jiǎn)單的拉伸試 驗(yàn)中得到 ,其載荷是漸漸加上去的 ,有充分的時(shí)間產(chǎn)生應(yīng)變 還必須利用這些數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)每分鐘承受幾千次復(fù)雜的動(dòng)載的作用的零件 ,因此機(jī)械零件有時(shí)會(huì)失效是不足為奇的 . 概括地說(shuō) ,設(shè)計(jì)人員所遇到的基本問(wèn)題是 ,不論對(duì)于哪一種應(yīng)力狀態(tài)或者載荷情況 ,都能利用通過(guò)簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)并將其與零件的強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái). 可能會(huì)有兩種具有完全相同的強(qiáng)度和硬度值的金屬 ,其中一種由于其本身的延搌性而具有很好的承受超載荷的能力 , 延搌性是利用材料斷裂時(shí)的延伸率來(lái)衡量的 %的延伸率定義為延展性的分界線 %的材料稱為脆性材料 ,大于 5%的稱為延性材料 . 材料的伸長(zhǎng)量通常是在 50計(jì)量長(zhǎng)度上測(cè)量的。因?yàn)檫@并不是對(duì)實(shí)際應(yīng)變量的測(cè)量，所以有時(shí)也采用另一種測(cè)量延展性的方法，這個(gè)方法在試件斷裂后，測(cè)量其斷裂處的很截面的面積。因此，延展性可以表示為橫截面的收縮率。 延展性材料能夠承受較大的超載荷這個(gè)特性，是設(shè)計(jì)中的一個(gè)附加的安全因素。延展性材料的重要性在于它是材料泠變形能的衡量尺度。諸如彎曲和拉伸這類(lèi)金屬加工過(guò)程需要采用延性材料。 在選用抗磨損，抗侵蝕或者抗塑性變形的材料時(shí)，硬度通常是最主要的性能。有幾種可選用的硬度試 驗(yàn)方法，采用哪一種方法取決于最希望測(cè)量的材料特性。最常用的四種硬度是布氏硬度，洛氏硬度，維氏硬度，努氏硬度。 大多數(shù)硬度試驗(yàn)系統(tǒng)是將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的載荷加在與被試驗(yàn)材料相接觸的小球或者棱錐上。 因此，硬度 可以表示為所產(chǎn)生的壓痕尺寸的函數(shù)。這表明由于硬度是非破壞性試驗(yàn) 而且不需要專門(mén)的試件，因而，硬度是一個(gè)容易測(cè)量的性能。通?？梢灾苯釉趯?shí)際的機(jī)械零件上進(jìn)行硬度試驗(yàn)。 實(shí)際上，幾乎所有的機(jī)器中都裝有軸。軸最常見(jiàn)的形狀是圓形，其截面可以是實(shí)心的 也可以是空心的（空心軸可以減輕重量）。有時(shí)也采用矩形軸，例如，螺絲起子的頭部 ，套筒扳手和控制旋轉(zhuǎn)的桿。 為了在傳遞扭矩時(shí)不發(fā)生過(guò)載，軸應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)目古?qiáng)度。軸還應(yīng)該具有足夠的抗扭剛度，以使在同一個(gè)軸上的兩個(gè)傳動(dòng)零件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角不會(huì)過(guò)大。一般來(lái)說(shuō)，在長(zhǎng)度等于軸的直徑的 20 倍時(shí)，軸的扭轉(zhuǎn)角不應(yīng)該超過(guò) 1 度。 軸安裝在軸承中，通過(guò)齒輪，皮帶輪，凸輪和離合器等零件傳遞動(dòng)力。通過(guò)這些零件傳來(lái)的力可能會(huì)使 軸產(chǎn)生彎曲變形。因此，軸應(yīng)該有足夠的剛度以防止支撐軸承受離過(guò)大 總而言之，在兩個(gè)軸承之間，軸在每英尺長(zhǎng)度上的彎曲變形不應(yīng)該超過(guò) 寸。 此外， 軸還必須能夠承受彎矩和扭矩的組合作用。因此 ，要考慮考慮扭矩與彎矩的當(dāng)量載荷。因此扭矩和彎矩會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力，在許用應(yīng)力中也應(yīng)該有一個(gè)考慮疲勞現(xiàn)象的安全系數(shù)。 直徑小于 3 英寸的軸可以采用含碳量大約為 冷軋鋼，直徑在 3～ 5 英寸之間的軸可以采用冷軋鋼或鍛造鋼。當(dāng)直徑大于 5 英寸時(shí)，則要采用鍛造毛坯，然后機(jī)械加工到所要求的尺寸。輕載時(shí)，廣泛采用塑料軸。