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时间:2019-10-22
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1、附录X译文故障的分析、尺寸的决定以及凸轮的分析和应用前言介绍:作为一名设计工程师有必要知道零件如何发生和为什么会发生故障,以便通过进行最低限度的维修以保证机器的可靠性。有时一-次零件的故障或者失效可能是很严重的一件事情,比如,当一辆汽车正在高速行驶的时候,突然汽车的轮胎发生爆炸等。另一方面,一个零件发生故障也可能只是一件微不足道的小事,只是给你造成了一点小麻烦。一个例子是在一个汽车冷却系统里的暖气装置软管的松动。后考发生的这次故障造成的结果通常只不过是一些暖气装置里冷却剂的损失,是一种很容易被发现并且被改正的情况。能够被零
2、件进行吸收的载荷是相当重要的。一般说来,与静载重和比较,有两个相反方向的动载荷将会引起更大的问题,因此,疲劳强度必须被考虑。另一个关键是材料是可延展性的述是脆性的。例如,脆的材料被认为在存在疲劳的地方是不能够被使用的。很多人错误的把一个零件发生故障或者失效理解成这样就意味着一个零件遭到了实际的物理破损。无论如何,一名设计工程师必须从一个更广泛的范围来考虑和理解变形是究竟如何发生的。一种具有延展性的材料,在破裂之前必将发生很人程度的变形。发生了过度的变形,但并没有产生裂缝,也可能会引起一台机器岀毛病,因为发生畸变的零件会干扰
3、下一个零件的移动。因此,每当它不能够再履行它要求达到的性能的时候,一个零件就都算是被毁坏了(即使它的表面没有被损毁)。有时故障可能是由于两个两个和互搭配的零件之间的不正常的磨擦或者界常的振动引起的。故障也可能是由一种叫蠕变的现象引起的,这种现象是指金属在高温下时一种材料的塑性流动。此外,一个零件的实际形状可能会引起故障的发生。例如,应力的集屮可能就是曲于轮廓的突然变化引起的,这一点也需要被考虑到。当有用两个相反方向的动载荷,材料不具有很好的可延展性时,对应力考虑的评估就特别重要。-般说来,设计工程师必须考虑故障可能发生的全
4、部方式,包括如下一些方面:——压力——变形——磨损——腐蚀——振动——环境破坏——固定设备松动在选择零件的大小与形状的时候,也必须考虑到一些可能会产生外部负载影响的空间因素,例如几何学间断性,为了达到要求的外形轮廓及使用相关的连接件,也会产生相应的残余应力。凸轮是被应用的最广泛的机械结构Z-O凸轮是一种仅仅有两个组件构成的设备。主动件本身就是凸轮,而输出件被称为从动件。通过使用凸轮,一个简单的输入动作可以被修改成几乎可以想像得到的任何输出运动。常见的一些关于凸轮应用的例/有:——凸轮轴和汽车发动机工程的装配专用机床——口动
5、电唱机——印刷机——自动的洗衣机——自动的洗碗机高速凸轮(凸轮超过1000rpm的速度)的轮廓必须从数学意义上来定义。无论如何,大多数凸轮以低速(少于500rpm)运行而屮速的凸轮可以通过一个大比例的图形表示出來。一般说來,凸轮的速度和输出负载越人,凸轮的轮廓在被床上被加工时就一定要更加精密。材料的设计属性当他们与抗拉的试验有关时,材料的下列设计特性被定义如下。静强度:一个零件的强度是指零件在不会失去它被要求的能力的前提下能够承受的最大应力。因此静强度可以被认为是大约等于比例极限,从理论上来说,我们可以认为在这种情况下,材
6、料没有发生塑性变形和物理破坏。刚度:刚度是指材料抵抗变形的一种属性。这条斜的模数线以及弹性模数是一种衡量材料的刚度的一种方法。弹性:弹性是指零件能够吸收能量但并没有发生永久变形的一种材料的属性。吸收的能量的多少可以通过下面弹性区域内的应力图表来描述出来。韧性:韧性和弹性是两种和似的特性。无论如何,韧性是一种可以吸收能量并且不会发生破裂的能力。因此可以通过应力图里面的总面积来描述韧性,就像用图2.8b描绘的那样。显而易见,脆性材料的韧性和弹性非常低,并且大约相等。脆性:一种脆性的材料就是指在任何可以被看出來的塑性变形之前就发
7、生破裂的材料。脆性的材料一般被认为不适合用来做机床的零部件,因为当遇到由轴肩,孑L,槽,或者键槽等儿何应力集中源引起的高的应力时,脆性材料是无法来产生局部屈服的现彖以适应高的应力环境的。延展性:一种延展性材料会在破裂之前表现出很大程度上的蛆性变形现象。延展性是通过可延展的零件在发生破裂前后的面积和K度的百分比来测量的。一个在发生破裂的零件,其仲长量如果为5%,则认为该仲长量就是可延展性和脆性材料分界线。可锻性:可锻性从根本上來说是指材料的一种在承受挤压或压缩是可以发生塑性变形的能力,同时,它也是一种在金属被滚压成钢板时所需
8、金属的重要性能。硬度:一种材料的硬度是指它抵抗挤压或者拉仲它的能力。一般说来,材料越硕,它的脆性也越大,因此,弹性越小。同样,一种材料的极限强度粗略与它的硬度成正比。机械加工性能(或切削性人机械加工性能是指材料的一种容易被加工的性能。通常,材料越硬,越难以加工。压应力和剪应力:除抗拉的试验Z外,还有其它
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