机电一体化专业英语答案和译文6.29.doc

第1部分 材料和热处理第1单元 金属附1: Exercise参考答案Exercise I 1.F 2. T 3. T 4. T 5.FExercise II1. ferrous metals 2.铜基合金 3. nonferrous alloys4.自硬钢（风钢）5. plain carbon steels6.零点几7. stainless steels8.修（理）模（具）9. high-speed steel10.布氏硬度Exercise III1. stronger2. strong3. an alloy of iron and carbon4. lighter5. betterExercise IV1. which is also known as machine steel2. Some alloying elements cause steel to resist corrosion3. The largest parts of the blast furnace 4. the limitations become restrictive5. the high fatigue and toughness of the low-carbon material being in good compromise with the strength and hardness that comes with higher carbon content附2:课文参考译文众所周知黑色金属是铁和碳的合金，这类合金还可能含有一些其它元素，如Si、P等等，但黑色金属所存在的各种元素中，要数碳最为重要。在工业上应用的黑色金属有两大类：铸铁和钢。这两类黑色金属通常由生铁炼得，但它们的含碳量不一样。钢是含碳量为0.0218至2.11的铁碳合金；而铸铁是含碳量超过2.11的铁碳合金。工业上不用纯铁，因为它太软。钢是一种包含铁和碳且添加了其他元素来得到更优性能的合金。各种不同类型的钢可分为以下两大类：(1) 碳钢。这种钢的主要合金元素是碳。碳钢进一步可分为3组。a. 低碳钢。该钢的碳含量小于0.30% 。这是最常见的钢类型且通常被称为低碳钢。它是相对便宜、韧性好、柔软、易于机加工和锻造。低碳钢不能进行热处理（淬火）。低碳钢是一般用途的钢材。b. 中碳钢。该钢碳含量0.30%到0.80%。硬度和强度都高于低碳钢，可以进行热处理。中碳钢常用于锻件、铸件，以及汽车、农业设备、机器和飞机上的。c. 高碳钢。这种钢容易通过热处理得到坚硬的零件。该材料含碳量高于0.80% 。它被广泛应用在手工工具，切割工具，弹簧和钢丝。(2) 高合金钢。这种钢材除了碳还含有大量其他元素。常见的高合金钢是：a. 不锈钢主要用铬作为其中主要合金元素还伴随有镍及其他金属元素。结果可以得到坚硬、耐腐蚀的金属。b. 工具钢是一个特殊的高碳钢群体，是属于生产量少但高质量的性能规范。工具钢广泛用于各种刀具和成形模具。c. 锰钢是含有12%锰和1%碳的合金。这种金属由于其抗拉强度高被用于采矿业、铁路业和建筑设备。机械性能是材料受施加力之后的特有反映。这些性能分为五大类：强度，硬度，弹性，延展性和韧性。（1）强度是材料抵御施加力的一种能力。大桥主梁、电梯电缆和建设梁都必须有此性能。材料会经受一定数量不同类型的力。它们可能会是拉力、剪切力、扭转力、压缩力或是这些力的综合作用。每一种可能的力会导致材料以不同的方式做出反映。材料会经受不同的机械强度。哪种强度则取决于施加力。最常见的机械强度是：a. 拉伸强度：材料在断裂之前经受的最大拉伸负荷。拉伸强度是最容易测量的，因此被广泛使用。b. 压缩强度：去抵抗使材料被挤压到一个新形状的力的性能。这基本上是拉伸强度的相反面。过度的压缩力将导致材料破裂（屈曲和分裂）。c. 剪切强度：在剪切力的作用下抵制断裂的能力。剪切力是由在相反方向上施加的偏移力造成的。这些力造成材料的晶粒或分子依次产生滑移并最终断裂。d. 扭转强度：抵御扭转力的性能。受力超过扭转强度（断裂模量）将导致材料破裂。（2）硬度是材料抵抗渗透或磨损的性能，它指抗磨损性及耐削磨性。硬度也直接与强度有关。较坚硬的材料其强度也越好。金属材料大多强度、硬度都高于高分子材料。更多的测试方法被设计出来以测试各种材料的硬度。切削工具、锉刀和钻头都必须有好的耐磨性。装甲板，粉碎机械，金属辊碎机都必须抵制渗透。（3）弹性是弹性回复到原来形状的能力。自动缓冲器和所有弹簧都有这个性能。当施加压力，材料第一抗拒永久变形。这个范围是材料的弹性范围。在这一范围内一旦外力释放，材料会回到原来的长度。施加更多的附加应力会导致材料到达它的屈服点。在这一点上，即使没有施加附加的应力，附加应变还是会出现。在这一点上施加很小的应力这种应变都会发生，这个力也造成了材料长度上的永久变形。高于材料的弹性极限的拉长（在这一点材料将不会恢复到原来的长度）被称为塑性变形。（4）延展性是在常温下材料的塑性流动特性。较高的延展性的材料有很好的不破裂的成形性。高延展性材料可以很容易弯曲，拉制成线或挤压。现代深拉伸形成汽车外壳和挡泥板，以及其他压制形成产品必须有此性能。（5）韧性是材料能够吸收机械施加能的性能。强度和延展性决定了材料的韧性。在火车车厢、汽车车轴、锤子、铁轨及类似产品中都需要韧性。第2单元 热处理附1: Exercise参考答案Exercise I 1.F 2. F 3. T 4. F 5.FExercise II1.cold-shortness 2.半加工材料 3. sorbite4. 晶粒尺寸5. phase recrystallization6. 加热器处理器(热处理工人)7. surface hardening8.渗碳体结构9. hot-rolled steel10. 裂纹扩展Exercise III1. case, soft2.liquid3.ammonia4. low5.bathExercise IV1. have practically no residual stresses and their distortion is minimal2. not a final heat-treatment；obtain the required mechanical properties3. depending upon the overall size of the work4. as a result of the phase transformations in the annealing process5. to become softer than before, and much easier to machine附2:课文参考译文热处理是锻后进行一次或多次重新加热和冷却操作的热循环过程，以便使锻件获得所需的显微组织和机械性能。生产出的绝大多数锻件都需要进行某种形式的热处理。不热处理的锻件，相对来说是为了非临界应用的低碳钢零件或者是打算进一步热机械加工而后再热处理的锻件。钢的化学成分、产品的规格和形状以及所希望的性质是后面要用到的决定生产循环的重要因素。金属热处理的目的是使金属获得所需的物理性能，或者消除那些在材料生产和加工中可能出现的不好的组织结构状态。在应用任何热处理方法中希望知道“以前的历史”即要知道材料的组织状态，以便能够规定一种处理方法以产生所希望的结果。缺乏关于以前的工艺资料情况下，要进行组织结构的显微研究以便确定要遵循的正确的程序，那是人们所期望的。普遍使用的工业热处理有退火、正火、淬火和回火。它们包括加热材料到某一预定的温度，在此温度下进行均热即进行保温，并在规定速度下于空气中、液体中或于保温介质中冷却。以上各项处理可简要地定义如下：退火：退火是将金属稍微加热到临界温度以上后，很缓慢地冷却。退火处理能够减轻金属内部由于先前热处理、切削加工或其他冷加工所造成的内应力和应变。钢的种类决定着退火加热的温度，加热的温度也与退火的目的有关。工业中应用的退火主要有三种：(1)完全退火；(2)低温退火；(3)球化退火。完全退火用来最大限度地降低钢的硬度，以改善它的切削加工性能，消除内应力。低温退火也叫做去应力退火，它的目的主要就是消除在冷加工和机械加工过程中产生的内应力。球化退火是使钢中生成一种特殊的晶粒结构，这种结构相对较软而易于加工。这种工艺一般用于改善高碳钢的切削加工性能和用于拉丝工艺的热处理。正火：正火操作是用来消除金属由于热加工、冷加工及机械加工过程中产生的内应力的过程。正火是把钢加热到临界温度以上30到50C，保温一段时间后空冷。正火通常应用于低、中碳钢和合金钢。正火可以消除先前热处理所留下的各种影响。在正火过程中，空冷的快速性会导致奥氏体在越低的温度分解。这增加了铁素体-渗碳体结构的分散度和珠光体的数量，或更确切地说，也就是伪共析结构（索氏体或屈氏体结构）。同退火钢相比，通过正火，中高碳钢的强度和硬度增加了10-50%。热轧钢通过正火，可降低冷脆性的临界点，并增加裂纹扩展所需要的功，因此来增加钢抵抗脆性破坏的能力。对应钢的组成，正火的目的可能不同。正火应用在低碳钢上取代退火。由于正火能稍稍增加钢的硬度，所以正火能使低碳钢在精加工时得到较好的表面光洁度，并能提高生产率。对中碳钢铸件会用单独正火或伴随高温回火的正火来代替淬火和高温回火。结果由此产生的机械性能较低，但是和淬火相比工件的翘曲减少了并且裂纹产生的可能性几乎被排除了。正火伴随高温回火（在600-650C之间）经常取代完全退火用来改善合金钢的结构，因为这两项操作的生产率要高于单一的退火操作。淬火：在任何一种热处理的操作中，加热的速度都是非常重要的。热量从钢的外部以一个确定的最大速度向内部传递，如果加热的速度太快，零件的外部温度就会高于其内部温度，这样将会很难获得内外均匀一致的组织结构。通过热处理可获得的硬度主要与以下三方面的因素有关：1淬火速度2碳的含量3工件的尺寸普通低碳钢和中碳钢为了淬硬，应该采用快速淬火工艺，通常采用水作冷却介质。对高碳钢和合金钢，则采用油冷，油冷的淬硬作用比不上水冷。如果要求严格冷却，就必须得用盐水了。直接冷却后的钢所能获得的最大硬度在很大程度上是由碳的含量所决定，因此，低碳钢即使在热处理后也不可能达到太高的硬度。碳钢一般也被称作浅硬化钢。不同钢的淬火温度是不一样的，这是由碳的含量所决定的。通常使钢淬火变硬的温度，我们称为淬火温度。它通常要高于加热转变临界温度10C到38C，在这个温度时金属的组织结构就会发生变化。回火：淬火使高碳钢和工具钢变得极其硬而且脆，大多数情况下不能直接使用。通过回火，淬火过程中产生的内应力得以消除。回火提高了淬火零件的韧性，也使材料具有更大的塑性或延展性。回火温度对钢的性能有主要的影响。被分为三个回火规程。低温回火是加热到250C。这会减少内部应力，通过回火内部马氏体会转化为回火马氏体，强度和韧性会得到提高且不会影响其硬度。淬火钢（含碳量0.6-1.3%）通过这样的回火可以保持58-63RC的硬度和高的耐磨性。然而，回火的部件不能想当然的承受冲击载荷（除非它芯部较硬）。因此，低温回火用于制造切削和测量工具的碳钢和低合金钢上，也用于一些经过渗碳、氰化或碳氮共渗表面处理的零件。时间一般需要1-2.5个小时，但对于大的横截面积的工件或测量工具需要更多的时间。中温回火一般是350C- 500C，主要用于层压线圈弹簧以及模具。这样可以得到高的弹性极限、承受极限和抗松弛性。经过中温回火的钢具有回火屈氏体和粒状马氏体的结构，且硬度可以达到40-50RC。回火温度的选择应尽量避免不可挽回的回火脆性。回火后在400C- 450C时，工件应该进行水冷。这样可以促进表面残余压应力的消散，还可以提高其弹性承受极限。高温回火一般是500C- 680C。经过高温回火的钢具有回火索氏体结构。这样会得到最好的强度和韧性的综合性能。相对于正火或退火，淬火之后再高温回火是同时提升抗拉强度和屈服极限，减小面积，尤其是提升冲击强度的方法。因此，淬火之后再高温回火这样的热处理被称作是调质处理。对中碳结构钢（含碳量0.3-0.5%）进行调质处理就其屈服点、耐力极限和冲击强度都需要很高的要求。由于强度的降低，调质钢的抗剪切能力并不高。调质处理会通过降低对应力集中源的敏感度、增加工件的塑性变形及裂纹扩展（对工件裂纹发展的补偿）和降低冷脆的上下极限温度来充分提高钢的结构强度。在550C- 600C回火1-2个小时几乎可以完全消除淬火产生的残余应力。高温回火的时间大都是1-6个小时，具体依靠工件的总轮廓尺寸。有时保温时间提升至几十个小时是为了消除钢中产生的危险脆片。第3单元 铁碳平衡相图附1: Exercise参考答案Exercise I 1. T 2. F 3. F 4. T 5.TExercise II1. the melting point 2. x座标轴 3. the eutectic mixture4. 碳浓度5. Bcc central atom6. 异形形式7. a body centered atomic arrangement8. 面心立方晶格9. allotropic transformation10.歪曲晶粒Exercise III1. solid2.unstable3. eutectic4. solution5.(1). steels, (2). Cast ironsExercise IV1. Forging of the alpha iron at room temperature2. The alloys of iron and carbon3. it is to be recalled4. alternating layers of cementite and saturated solid solution5. while at higher temperatures it is practically nonmagnetic附2:课文参考译文平衡图(相图或状态图)是用图形表示温度和成分对出现于合金中的相的影响。铁碳平衡图循着Y坐标轴温度和x坐标轴合金成分绘制成的，平衡图表示出温度和成分的区域范围(在这些区域范围内各相是稳定的)、而且还表示出各种临界线(在临界线上各相会发生变化)。铁碳平衡图(如图1.3.1铁碳平衡图所示)用来表示在加热和冷却过程中发生的相变以及在任一温度下存在于组织中各种组元的特性和数量。此外，平衡图还用来表明钢和铸铁的显微组织和性能之间的关系，并为通晓热处理原理提供了基础知识。铁碳平衡图是区分纯铁(0.008C或更少)、亚共析钢(0.0080.77C)、过共析钢(0.772.1C)、亚共晶白口铸铁(2.114.3C)以及过共晶白口铸铁大于4.3C)的依据。铁碳平衡图有包晶反应点(J)、共晶反应点(C)以及共析反应点(S)。包晶反应式可写成：冷却铁十液体奥氏体加热在1495的水平线上呈现包晶反应。共晶反应发生在1148且其反应式为：冷却液体奥氏体十渗碳体的共晶机械混合物(莱氏体)加热共晶点的含碳量为4.3，共晶机械混合物的显微组织一般是看不到的，因为在室温下奥氏体是不稳的，因此奥氏体在冷却过程中必然要经受其它反应。727的水平线表示共析反应线，S为共析点。共析反应式可写成：冷却奥氏体铁素体十渗碳体的共析机械混合物(珠光体)加热含碳量分别为0.4、0.77以及1.2的钢的组织转变(参见图1.3.1铁碳平衡图)。把它们加热到足够高温度，使其成为奥氏体，然后在平衡条件下缓冷，它们的组织转变过程如下：1含碳量为0.4的钢是亚共析钢，在A3点以上(即上临界温度线)完全是奥氏体，当冷却至A3点以下时，铁开始从面心立方晶格转变为体心立方晶格，因而从奥氏体(面心立方晶格)中开始杆出铁(体心立方晶格)的小晶粒。体心立方晶格的晶粒中保留看少量的碳(小于0.03)，因而通称为铁素体。随着冷却的不断进行，在奥氏体逐渐消失的同时铁素体不断增多。图1.3.1铁碳平衡图钢到达A1线727(称做下临界温度线)之时，它约由等量铁素休和奥氏体组成。在这一阶段，奥氏体中的含碳量为0.77，由于奥氏体固溶体在727时能保留的含碳量仅仅为0.77，因此，在此温度(奥氏体中的)碳开始以渗碳体形式析出。这一渗碳体和正在不断析出的铁素体形成交替的层状结构，一直延续到剩留奥氏体全部消失为止。这一层状结构就是铁素体和渗碳体的共析体，其含碳量为0.77，通称为珠光体(参见图1.3.2含碳量为0.77%（共析成分）的典型的层状珠光体)。所有的亚共析钢，当从奥氏体状态冷却时，均会按照上述的方式转变成铁素体和珠光体。2共析钢(合碳量0.77)的转变过程。S点以前钢保持奥氏体结构，转变是在同一温度即727开始和结束的，由于共析钢原先的含碳量为0.77，因此转变的最终组织必然全部是珠光体(见图1.3.2含碳量为0.77%（共析成分）的典型的层状珠光体)。3过共析钢(含碳量1.2)的转变过程随着钢的温度下降，在d点通过Acm(即上临界温度线)并向着e点移动，超出奥氏体饱和量的这部分过剩的碳以渗碳体形式首先沿着晶界析出(见图1.3.1铁碳平衡图)。当温度下降到727以下时，奥氏体中的合碳量巳减少(由于渗碳体的析出)到0.77于是转变为珠光体。这与前面所述的亚共析钢和共析钢中的情况相似。在常温下过共析钢的结构是由渗碳体和珠光体组成(见图1.3.1铁碳平衡图)。第二部分 机械设计第一单元 机械设计附1: Exercise参考答案I. 1. F 2. T 3. T 4. T 5. FII.1. machine designed2. dynamics3. 材料强度4. 交互系统5. interactive systems6. 产品设计7. process design8. 公差要求9. 核反应堆10. 工程设计的最终目标III.1. make calculations2. conceptual ideas3. In other words4. adequate information5. ranging fromIV.1. its appearance, the cost of the material2. Laboratory tests, models, and prototypes3. engineering might be considered an applied science4. a vast spectrum of environmental conditions5. improving quality, and lowing costs附2:课文参考译文机械设计完整的设计一台机器是一个复杂的过程。设计者必须在静力学、运动学、动力学和材料强度等领域有一个好的背景，此外，还要熟悉制造材料和工艺。设计者必须能够集合所有相关材料，做出计算、绘制草图和图纸，并将制造信息转达给制造厂。设计任何产品的第一个步骤是选择制造每一个部件的材料。对现在的设计师来说，许多材料可以使用。选择材料时产品的功能、其外观、材料的成本、制造成本是很重要的，认真评价材料属性之前必须做出每一个计算。为确保设计的有效性，详细计算是必要的。计算从不表现在图纸上，但以下几个原因要存档。假如当一个部件损坏时，最好知道什么是原设计中有缺陷的部件，此外，经验文件可以让我们借鉴过去项目中的计算。当需要做一个类似的设计时，过去的记录有很大帮助。对计算的检查（图形尺寸）是至关重要的。一个小数点的错位就可以毁掉一个可接受的项目。例如，一只托架的原设计承载为100磅，却被标注为承载为1000磅，肯定会出事故。所有设计方面的工作应非常慎重。计算机是一个工具，有助于减轻机械设计师繁琐的计算工作并提供延伸的数据分析。基于计算机能力作出的交互系统提供了计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM），不用正式图纸把概念构想用穿孔纸在数控机床上试验，已经变成可能。实验室试验、模型和原型大大有助于机械设计。实验室能提供需要建立基本概念的大量信息，但是它们可以被用来获得一些关于怎样在现场加工制造产品的思路。最后，一个成功的设计师要尽可能跟上时代。每天都在产生新材料和生产方法，绘图人员和设计人员不精通现代方法和材料可能会做出无效设计。一个好的设计师应经常阅读技术期刊以跟上新的发展。产品设计工程中对科学原理的理解和应用，是为了实现它们的指定目标。从这个意义上讲，工程可被视为一门应用学科。作为一门应用学科，工程用科学的知识来实现一个具体目标。把一个要求变成一种有意义的和实用的方案的机构称为设计。换句话说，设计就是制定计划、方案或方法，将需要转化为一个令人满意的运作设备，用于满足原始的需求。设计工程师可以在纸面上建立一个具有优秀功能效用的设备，但如果将产品变成为现实，必须要实际花费足够的时间和生产成本来制造它。因此，必须用好的材料、方法、工艺和装备。此外，它必须在质量、性能、外观和使用寿命方面具有竞争力。为了实现上述目标，成功的设计工程师必须熟悉这些相关相关要素或者他必须与专注这些方面总体问题的相关人员密切合作。产品设计的工作包括两个不同的职能：产品设计和工艺设计。产品设计涉及到产品的详细发展、使其具有完美的音质、悦目的外观、令人满意的功能，以满足生活的需求。工艺设计包括用先进的方法制造产品，以便能够以低成本生产。因此，产品设计不仅包括设计的产品造价低，而且还包括它自身来制造、说明、工具、设备、方法和制造的创新。工程师只有知道或者提供给他足够的关于如何将设计生产出来的信息，他才能做一个关于产品设计的有效工作。因此，工程产品的主要问题是健全的生产功能设计，加上材料的选择和使用的工艺过程。在选择这些材料和工艺时，功能设计师必须对他的原始构想做出许多修改和改变。当理想的设计考虑到完美的音质、悦目的外观、在允许时间内经济的生产成本时，产品的形状、颜色、尺寸、公差要求、质地、重量和功能设计本身就会受到影响。工程设计中的材料应用目前的工程师比以往任何时候都面临着更多的一些问题。他们在设计设备和结构时，要考虑到各种各样的环境条件，如压力的变化，从在外层空间才能发现的低压力到深海中才能存在的非常高的压力，温度的变化，从液氦（-2700C）的温度状态到核反应堆和火箭推进器（高达16500C）的温度状态，选择制造这些结构和设备的材料，当材料未能实现预期功能时做出改变，这些是工程师的一部分责任。此外，尚有许多没有遇到过的极端环境的技术问题，仍需要新的材料和新的解决办法。像低成本住房和公共交通等问题的技术解决方案无疑将需要新的概念和新材料。此外，现在对于某些行业在服务条件、提高质量、降低成本等方面材料的问题不是关键。工程设计的最终目标是加工和操作设备或者系统，设备和系统能够完成所希望的功能。由于性能、成本和寿命依赖于设备或系统制造时的材料的特性，选择必要的材料成为设计过程中一个重要方面。对于一个特定的应用，如果有些材料拥有所有适合这个应用的优点，只要能够确定这种拥有所有需要的属性的材料以满足设计规范，可以推迟到设计过程的最后阶段再确定材料。然而，这种理想的情况是不存在的，设计师不能无限地选择材料的性能组合。因此，材料的选择不能留到最后，经常是至少暂定一个设计方案，以便在以后的中间步骤作出计算，然后做出最后的决定。在选择最后的材料之前，通常还需要在设计时作出取舍和修改，或（和）按材料的需求做出改变。第二单元 联轴器，离合器，轴，弹簧和螺纹紧固件附1: Exercise参考答案I. 1.T 2. T 3. F 4. T 5. FII.1. 联轴器2. flexible coupling3. clutch4. 空载状态5. 旋转惯性6. shaft7. 扭曲载荷8. 疲劳强度9. hydraulic spring10. 螺纹紧固件III.1. semipermanent connection2. torque3. subjected to4. energy-storing5. the key toIV.1. rigid coupling2. intermediate shaft3. static stresses, completely reversed stresses, and repeated stresses4. load-sensitive, energy-storing5. corrosion resistance附2:课文参考译文联轴器，离合器，轴，弹簧和螺纹紧固件联轴器是连接相邻轴端部的一种设备。在机器结构中联轴器是用来实现半永久性的相邻旋转轴之间的连接，在机器使用寿命中不断开，在这种意思上它是永久性的。但当遇到紧急情况处理或磨损零件更换时，这种永久性被打破。联轴器分几种类型，它们的分类取决它们的用处，如果一个制造厂的主传动轴或轮船的螺旋桨主轴需要特别长的轴时，他们需要分段制造，并用刚性联轴器连接起来。在连接两个属于不同设备的轴时（如电动机和变速箱），轴的精确对中比较困难，这就需要一个弹性联轴器，使用这种联轴器可以将由于轴的不对中产生的不利影响减小到最小。弹性联轴器允许一个轴有受载后的弯曲和轴向移动，而不影响另外一个轴。弹性联轴器也可用来减少冲击和从一个轴到另一个轴传递中的振动。离合器是一种装置，快速、轻松地连接或分离一旋转轴和另一个同轴的旋转轴。离合器通常放在机器输入轴和驱动电机的输出轴之间，并提供了一种简便的方法启动和停止机器，允许驱动电机或启动后的引擎处于空载状态。电动马达的转子（旋转部件）有旋转惯性，电动机起动的时候需要一个扭矩让它产生速度。如果电动机的轴是刚性连接，加载大的旋转惯性，通过闭合开关突然启动，电机在发条通过过量的电流被烧坏之前，可能没有足够的扭矩让电机轴产生速度，在电机与负载轴之间的离合器会限制电机启动的扭矩，为了电机与部分离合器加速的需要。在有的机床上可以方便的使驱动电机连续运转，并且通过操纵离合器来起停一个机器。另外一些机床的动力来中自中间轴的皮带驱动，这些中间轴的动力来自于服务一组机器的总轴。轴是一个旋转的或静止的部件，通常有圆形横截面，它上面可以有一些元素，如齿轮、皮带、飞轮、曲柄和一些其他的传递动力元件。轴可能会承受弯曲、拉伸、压缩或扭曲载荷，这些可能是单独作用或合力作用。当各种载荷综合作用时，静强度和疲劳强度在设计中都应该重点考虑，由于单个轴可能会同时承受静应力、对称循环应力和交变应力。轴这个词涵盖了很多种类，如心轴和主轴。心轴是无论静止或旋转都不承受扭转载荷的轴，短的转轴称为主轴。弹簧是一种负载敏感、存储能量的装置，它的主要特点是能承受大的偏移量，当除去载荷后能恢复其最初的大小和形状。因为大多数弹簧是机械的，它们的能量来自于内部的金属元素，液压弹簧和空气弹簧也可以做到这样。弹簧有多种用途，如给钟表提供动力、缓冲运输车辆、测量体重、控制机器元件、减轻不平衡旋转产生的周期性干扰力对支撑结构的影响，并为易损仪器在运输过程免受震动提供保护。螺纹紧固件是一种装置，可以通过在切线方向施加一个较小的力来产生并保持在轴向上一个较大的力。基于单头螺纹螺钉，一个简单机器在小空间通过自锁能产生大的机械优势。但是，有效地利用需要辅助于另外两个简单的机器：杠杆和轮轴机。扳手基本上是一个杠杆，螺丝刀是轮轴机。螺纹连接基本上是小型的、高强度拉伸部件。螺纹是用切割或冷成型的方法在一个圆柱形的表面上加工成型的，从而产生所谓的螺丝、螺栓和双头螺柱。螺纹还可以在圆柱形孔内成形，构成所谓的螺母。要组装所有螺纹连接件的关键是内外螺纹的匹配。螺母的旋转运动把螺纹的旋转运动变成轴向运动。当遇到阻力，螺纹由于楔形的原理产生一个轴向力，随着轴向力的增加，扭力（扭矩）进一步加强。因此，除非一些外部影响，如振动或温度变化改变了初始状态，连接保持紧固状态。螺纹连接经常用垫片为螺母和螺栓头提供更好的支撑面，垫片也可以为大间隙的孔或槽提供支撑面，为较大的区域平均分配负载，防止装配期间零件的损坏，还能提高扭矩拉紧率（通过减少摩擦），并在某种情况下通过弹簧垫片来提供锁定。碳素钢和合金钢是最常用的紧固件材料。许多不锈钢制的螺纹紧固件用在需要提高耐腐蚀性的场合。镍基合金（如蒙乃尔铜-镍合金和因科合金）用于紧固件在高温高强度以及耐腐蚀的场合。铝、铜、黄铜也可以用于螺纹连接件。在腐蚀性环境下并不需要大应力时，用尼龙和其他塑料来制造螺纹连接件是经济适用的。第三单元 齿轮和带传动附1: Exercise参考答案I. 1. T 2. T 3. F 4. F 5. FII.1.直齿圆柱齿轮2. gear rack3. worm4.内啮合直齿圆柱齿轮5. sand casting6.齿数必须保持一致7. rubber belt8. plastic belt9.皮带振动10.传递动力III.1. to be attained 2. at least3. as much as4. velocity5. versatilityIV.1. spur, internal spur, helical, gear racks, bevel, worm and worm wheel2. Helical gears can run on parallel shafts3. the helix angle is greater than104. by using a powder-metallurgy process through extrusion5. flat steel, rubber, plastic, and fabric belts附2:课文参考译文齿轮和带传动每种齿轮都有适用于自己的特定应用领域。在现代机械中使用的齿轮有很多种，其中有直齿圆柱齿轮、内啮合直齿圆柱齿轮、斜齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮蜗杆等。直齿圆柱齿轮是齿轮中应用最广泛的一种类型，它用于在平行轴间传递旋转运动，并且保持恒定的速度和转矩。这种轮齿的渐开线齿廓是最易于产生的，并可获得很高的制造精度。内啮合直齿圆柱齿轮是在坯料的内径做出轮齿。通常这种齿轮要比与之配合的小齿轮更牢固和更高效。内齿轮的节径至少是与之相啮合的小齿轮节径的15倍。这个条件是为了避免在齿顶处产生干涉。内齿轮与直齿圆柱齿轮相比，可使设计者在更短的中心距内获得更大的接触面传动比。内齿轮不需要换向就可以变速，而用标准直齿圆柱齿轮就需要安装一个惰轮。斜齿轮与直齿圆柱齿轮相似，只是斜齿轮的轮齿是与轴的中心线成一定角度（称为螺旋角）。这样可产生更大的接触面积，从而可以承受更高的载荷和转矩。斜齿轮组比直齿圆柱齿轮传动起来更安静、更平稳，但是效率稍低一些。斜齿轮可在平行轴上传动，也可以在偏角大到螺旋角角度的轴上传动。在传动过程中会产生轴向载荷，因此在选择轴承和安装设备时要考虑到这一点。齿条可描述为节圆半径无穷大的直齿圆柱齿轮，可将旋转运动转换为直线运动，反之亦然。齿条仅仅能与同齿距的小齿轮啮合。锥齿轮仅用于在两相交轴间传递旋转运动。虽然通常见到的锥齿轮是以直角传动的，但实际上它可以任意角度传动。其轮齿的截面轮廓与直齿圆柱齿轮相似。锥齿轮组会产生轴向载荷，因此选择轴承和设计安装夹具时必须对其进行补偿。传动比为的锥齿轮称之为斜方齿轮。对高速和减速比大的传动系统来说，蜗轮蜗杆传动是最好的选择。蜗轮与斜齿轮相似，只是蜗轮的外径要开圆弧槽，开槽可使蜗轮充分包络蜗杆的螺纹。蜗杆上切出的是螺旋线而不是轮齿，并且不必改换安装设备，只要通过调整螺旋线的头数，就能够得到不同的传动比。蜗轮蜗杆转动的一种独特的性质是可以避免反向传动，即蜗杆的齿节和导程不允许蜗轮驱动蜗杆。当某一传动部分需要锁定随后部分时，这一点是很有用的。当螺旋角小于度时，蜗杆是自锁的。当螺旋角大于度时，蜗杆可反向传动的。蜗轮蜗杆必须装配在互相垂直但不相交的轴上。齿轮轮齿的成型方法有很多，比如砂型铸造、壳型造型、熔模铸造、硬模铸造、压模铸造或离心铸造。这些成型方法可以用粉末冶金技术或挤压成形。齿轮承载的载荷比自身重量大得多，它们通常由钢制成，用成形刀或滚齿刀加工。在成型法中，齿槽的形状与刀具的形状完全一样；而滚齿加工时使用的是与齿廓形状不同刀具，刀具相对齿轮坯运动以获得适当的齿形。不同的齿轮适用于不同的场合。大多数人想到齿轮时首先想到的就是直齿圆柱齿轮。虽然直齿圆柱齿轮应用很广用途很多，但当施加的载荷逐渐增大或齿轮转速相当高时就不能使用了。这也是斜齿轮得到应用的原因之一。与直齿轮相比，斜齿轮可以减小震动、降低噪声，并可用于平行轴或不平行轴间传动。锥齿轮可能是齿轮中最大的一类，包括直齿圆柱齿轮、冠状齿轮和平面齿轮、螺旋锥齿轮、准双曲面齿轮。锥齿轮有圆锥形的齿节表面，转动时没有相对滑动。锥齿轮轮齿的实际形状可通过对轮齿取一个球形截面得到，该球的球心在两齿轮的公共顶点上。当球的半径增加时，齿数必须保持一致，从而得到更大的轮齿。当球形半径无限大时，可形成直齿圆柱齿轮，并产生一个轮齿啮合的平面。皮带传动作为动力传动机构应用最多。采用皮带传动能使设汁者在确定主动轮和从动装置的位置时有相当大的机动性，而且公差的要求也不像齿轮传动装置那样严格。皮带传动的另一个优点是减少了传动中的振动。此外，皮带传动的噪音小，相当安静。许多年前，通常使用大的平皮带。那时，通常用一台大功率的发动机来驱动数台不同的机器。现在，除了平皮带、橡皮带、塑料带、帆布带外，一些皮革做的皮带还在使用。轻薄的平皮带在9；起振动的高速机械上很实用。V型带可能是在电动机和从动机械间传递动力的最普通的手段。传统的V型带由橡胶制成。通常主动轮和从动轮位于同一垂直平面内，并且速比为一常数。平皮带和V型带依靠与带轮的摩擦产生运动，在工作中必然存在一定的滑移量。因此，速比是不精确的。大多数重型带轮是由铸铁和型钢制成的。第三部分 加工工艺第一单元 车床附1: Exercise参考答案Exercise 1 1.F 2. T 3. T 4. F 5.TExercise 21. jaw chuck2.内拉簧卡盘3. live spindle4.传动系统5. cross slide6. 平面7. compound rest8. 微调盘9. cross-feed screw10.高精度的螺纹轴Exercise 31. combined in 2. compared with3. accomplished4. deflected away from5. simultaneouslyExercise 41.particularly adapted to cylindrical work2.employed to shift the gears into trains3.perform taper-turning operations on workpicces4. closed over the lead screw to give a positive and uniform motion to the carriage5. usally cut from bar stock of steel or other material, and its ends are drilled and countersink to form work centers附2:课文参考译文车床车床是用刀具切削旋转的工件。被加工件位于两个中心，与卡盘接触由爪式卡盘卡住或用内拉簧夹盘或夹头夹住。显然这种机械特别适合于圆柱加工，它也被用来其他目的。通过卡盘或吸盘加紧工件也能加工平面，这样加紧的工件也能是顶尖 钻，镗，铰。另外车床也可以用于切制螺纹和锥面，采用合适的附加装置，还可以铣,磨操作。它是机械工具中最古老的又是现代生产最重要的机械。图3.1.1所示，为车床主要结构图。车床的重要零件底座 车床的主要铸造件是水平底座。底座的上平面叫导轨或V形槽，与主轴箱和顶尖架排成一行。底座下的支脚上升以使底座表面到达便利的工作高度。当使用切屑盘时候，在机床底部的切屑盘可以收集切屑和切削液。床头箱 床头箱是这么一个部件，安装在机床底座左侧的内导轨上。在齿轮驱动的机床上，床头箱包括一个轮系，轮系使主轴箱的主轴以每秒多少转的转速回转。床头箱适合机械不同的工作线路的工作条件。床头箱前部的杠杆用于切换不同的齿轮链以达到所需的切削速度.床头箱或回转轴是传动系统的终端。它可以支持工件，使工件绕机床主轴回转，也就是绕由主轴箱主轴的中心线回转。主轴箱的主轴是空心的以使其有刚度，孔的前端是形的，以连接主轴箱或活顶尖。回转轴的外形和尺寸是标准的，以容纳用于安装和驱动工件的花盘和卡盘顶针座 顶针座是装在机座最右测的内导轨上的部件，使其与主轴箱共线。它纵向可调以使其定位工件支撑位置，可安装顶尖，扭转钻头、铰刀和其他的工具，该工具由卡爪或大的花盘夹住用于工件加工。顶尖轴也是空心的轴，安装在顶尖体上，孔的左端是锥形的用于安装顶尖座或固定顶尖或安装刀具顶尖座由两个基本铸件制成基座和机体。这样构造使得尾架体可在底座上进行横向调节，从而使尾架顶尖相对于车床轴线产生偏移，以便在用顶尖夹装的工件上车出锥面。拖板 拖板是安装在主轴箱与顶尖座外导轨上的部件。其功能是加紧和移动用于旋转的和钻孔加工的刀具。拖板由鞍板、横向的滑板、复式刀架、刀架、挡板组成。鞍板 鞍板是H形的铸件，形成跨越机座顶部的桥。它依托在机械的外导轨上。由于导轨与机床轴平行拖板在其上的径向移动将操纵平行于机床轴的旋转切削或钻探刀具。切削刀具的这种运动加工工件，工件绕轴旋转将形成圆柱体。横向的滑板是一个铸件，滑板装在鞍板的导向面上。导向面被加工成与车床轴成90度。滑板在鞍板上的横向移动引导切削刀具以与主轴成90度的方向移动，该移动能产生平面。复式刀架 复式刀架是铸件，装在横向的滑板的圆形支撑面上。它有一个刻有角度值的回转底盘，它可调节刀架，使车刀可以与车床主轴轴线不成90o的方向进刀。刀具的这种运动将产生圆锥体。微调盘 横进刀螺杆，刀架复式进给丝杆上面都有微调盘，可以设置旋转和钻孔刀具使加工精度达到千分之英寸刀架 刀架安装在复式刀架上的T形槽上。其实，它实际上是可调的夹具用于在可变的切削位置夹持旋转加工和钻孔加工的刀具，溜板箱 溜板箱是一个部件，装在鞍板的底部。溜板箱铸造成有两个壁的箱体封装、轴和离合器系统。这些系统用于传递动力、饲服运动从进给杆到拖板和溜板箱。在操作者的意愿下能实现径向的传动和横向的进给。当切削螺纹时一半螺母位于导向丝杠连接同时也于溜板箱连接。一套安全装置用于防止进给于螺纹切削机构同时结合。终端齿轮中央快换齿轮 由主轴通过齿轮驱动的一套快换齿轮用来传递进给杆和丝杠间的运动。装有左手齿轮箱中的这些齿轮可以通过手柄进行移动，进而形成不同的轮系，实现不同的进给，在机床的加工范围内可以加工不同螺矩的螺纹。丝杠 丝杠是高精度的螺纹轴从齿轮箱和底座前端深处通过刀架。切削螺纹时，半螺母于丝杠连接以给出确定和有规律的于机床轴运动相平行的拖板运动。有时进给杠和丝杠能复合成一根轴，该轴同时有花键和螺纹。车床加工工件车床加工工件的横截面是圆形的，按工件长度划分有两类，与直径相比一类是细长的，而另一类是短的。细长工件由机床的两个顶尖夹持。顶尖是60度锥形尖形工件，安装在机械上的主轴于尾架轴上。这类工件通常是由钢材棒料或其他材料切削而成，它的两端被钻孔和打上顶尖孔以形成工件中心，该中心工作时类似于轴承，使工件位于机床的中心。工件的左端是车床的拨头用于驱动工件。驱动由安装在主轴前端小花盘上的有槽的车床的拨头尾完成。当机床工作时，主轴，小花盘，车床拨头和工件作为一个整体旋转提供切削运动。长的工件由于自重中心会下垂，、其中间由安装在机床内导轨上的位于主轴箱和拖板之间的静支点支撑。长工件由于切削力会发生偏移，由从动支架支撑，该支架位于鞍板上并能沿鞍板移动。短形工件通常由安装在主轴前端的车床卡盘夹持。常用的车床卡盘有两种,一种有四个工作爪，每个都能单独的相对中心调整以夹持不规则形状的工件，和圆柱形工件。另一种有三个卡爪，能够同时以相同的量相对于中心调整。这种车床卡盘由于其自定心性，通常用于夹紧圆柱形工件外形。短的工件可以方便的直接装夹到大的机床花盘上，或安装在相对于心轴固定的夹紧装置上。值得注意的是短的工件通常需要加工过中心的孔。这样的工件不需要顶尖支撑，尾架轴可以用来安装用于粗加工和最终加工的钻头，铰刀，和其他刀具，上面描述的夹持和移动工件的多种方法可以单独使用或不同的复合运动以满足特定的工作。第二单元 特种加工手册附1: Exercise参考答案Exercise 1 1.F 2. T 3. F 4.T 5.TExercise 21. electrolytic machining2.超声波加工3. Electrical discharge machining4.催化剂5. design considerations6.氢氧离子7.surface roughness8.表面质量9.dimensional accuracy10.盲孔Exercise 31.essential2. performed3. stacked4. erode