机械工程专业英语教程课文翻译

第三课 Overview of Engineering Mechanics工程力学概述

当我们观察我们周围就会发现世界充满“物品”：机器，设备，工具；我们已经设计，建造，并使用的物品； 木头，金属，陶瓷和塑料制品。根据我们使用的经验知道，有些物品比其它物品更好；他们使用寿命较长，费用较低，噪音更低，更好看，或者更方便我们使用。

然而，在理想的情况下，每一件产品都是设计人员工具其对某些“功能要求”的理解而设计出来的，也就是说，在设计过程中，应该回答这样的问题，即“它应该具有哪种确切的功能？” 础上具有较合理的成本并能可靠地完成其功能的产品结构连接的组合。

(1) 虑。

(2) 对许多工程师来说，更何况（有时）对我们是有利的。

“现实世界”远不非理想化程度，因此为

，“静力学”，指的是研究作指的是施加到结构的力（变形，载荷限制等）的影响。

们仔细观察，一切事情都是加速的。我们会认为许多结构单元是无质量的-但情况从来不是这样的。我们会处理作用在某个点上的力，但所有力都作用在某个区域上。我们将考虑某些零件是“刚性的”-但是所有机构都将在负载下变形。

很明显，我们将做出许多虚假的假设。但这些假设总是使问题变得更容易，更容易处理。你会发现，我们的目标是使许多简化假设尽可能不严重地使结果退化。

一般没有明确的方法来确定如何完全，或者如何准确地处理一个问题：如果我们的分析过于简单，我们可能无法获得相关的答案，如果我们的分析是过于详细，我们可能无法获得任何答案。它通常是最好开始用一个相对简单的分析，然后根据需要添加更多的细节获得一个实用的解决方案。

在过去的二十年中，在解决问题的计算方法的有效性方面得到突飞猛进的增长。这些方法以前超越了解解决方案，因为时间的约束，解决这些问题以前是望而却步。同时，计算机并在商业中大量涌现的时代。

Lesson 5 轴及相关零件

装置连接到轴上。后面提到的这些构件在本篇文章中被称为“”，还有联轴器和万向像汽车里支撑非驱动轮的短轴一样。支撑⑤

挠度（变形）也必须在可接受的极限范围内。过大

.

齿轮等等）是单独制造，然后组装到轴上。轮毂是与轴接触的安装构件的一部分（圈）。轴的轮毂固定可制造成很多种形式。一个齿轮可以用轴肩和挡圈进行轴向固定，并通过键来传递扭矩。安装键的轴和轮毂上的凹槽称为键槽。

1. 握(或咬, 夹) 得牢

更简单的用来传递相对较轻载荷的连接的是销。销提供了一种能同时传递轴向和周向载

荷的较便宜的手段。

一种既好又很便宜的使轮毂和轴承在轴上轴向定位并固定的方法是用定位环，通常称为卡环。轴卡环需要（在轴上）开槽，这会使轴的强度降低，但如果槽开在应力较小的地方这也不算什么缺点。

可能最简单的轮毂和轴之间的固定式借助于过盈配合来实现的（轮毂孔比轴径稍小些，用压装法或使轮毂热膨胀—有时也用干冰让轴冷缩—。有时销和过盈配合结合起来使用。

和键都可以使轮毂沿着轴有轴向滑动。

。这通（7）在特殊情况下（如一些高速涡轮机），（不给达到平衡挠度足够的时间）可以达到满意的1 2。

3. 弹性模量E 是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。）。

4当重量到达最大临界时，考虑使用空心轴。

轴的最大容许挠度是由临界速度、齿轮和承载要求确定的。临界转速的要求随着具体的应用变化很大。满足齿轮及承载要求的轴容许挠度随着齿轮或轴承设计以及具体应用而变化。

的事，下面是几条应遵循的原则：

1. 变形量不能使齿轮齿合间隙超过0.13mm ，也不能使齿轮轴线偏转超过0.03度。

2. 在滑动轴承中，轴（轴颈）的偏转必须小于油膜厚度。

3. 如果没有采用调心轴承，轴在球轴承或滚子轴承中的角度偏转通常不能超过0.04度。

Lesson 11 Machine Tool Frames机床机架

选择。

形状，必须足够的密实来分配整个机器的力。

优点和缺点

铸铁

焊接钢

陶瓷 世纪80年代日本引进带有陶瓷机架的试验机。陶瓷能承受强度，刚度，尺寸稳定性，耐腐蚀，用都是受限制的。

钢筋混凝土 虽然在简单型材中，钢筋混凝土会增大质量和减少振动。另一种形式，利用粉碎的混凝土或聚合物基体的花岗岩制成的高分子材料是比较受欢迎的。与铸铁相比复合材料具有更好的阻尼特性，几乎可以浇铸出任何形状，不需要进行应力消除热处理，并且能适应紧固件和需要使用嵌入件的钢轨。但是，它是没有金属那么坚固，扩散热效率较低。

设计者必须考虑复合材料和金属型材的膨胀系数之间的不同。这种材料最常见的应用是精度高的机床和磨

床。

Fo

地基

地基应该保证机器的刚度，减震和隔离室次要的考虑事项。如果机器没有足够的硬度，地基必须提供必要的刚度。在选择地基时，设计人员必须考虑机器的重量，作用力，精度要求，以及相邻机器传送到地面的载荷。因为随时间的变化会影响机器的稳定性，所以土壤条件可能是一个问题。

框架设计

框架设计的主要考虑载荷，阻尼，孔隙，热变形和噪声。

载荷 载和振动的相互作用产生的自激励载荷。

阻尼 ,

孔隙 尺寸与刚度和强度要求之间的关系。

考虑散热

噪声

材料的物理性能

导率，。物理性能对制造和组件的使用性能有很重要的影响，高速机床需

1密度 同水的密度的比值，没有单位的。特别地，对于飞机和航天机器结构、汽车车身和组件、还有当能量损耗和功率限制为主要考虑因素时，减重是很重要的。在设计先进的设备与机器和设计诸如汽车等消费品的过程中，采用新的替代材料来减轻重量和降低成本是一个应该着重考虑的问题。

2. 熔点 材料的熔点取决于分离它的原子所需要的能量。金属合金的熔点温度有一个很宽的变化范围（取决于它的组成），而且它不像纯金属那样有一个确定熔点。在选择材料时，在

依据材料功能设计的结构和组成中，温度的变化范围是一个需要考虑的重要问题。

金属的熔点对于生产操作有一定的间接影响。由于金属的再结晶温度与它的熔点有关，象退火、热处理和热加工过程都需要掌握和材料有关的熔点的知识。

3 比热 材料的比热是单位质量的某种物质升高单位温度所需要的能量。合金材料对于材料的比热影响较小。在机械加工过程中，工件温度的升高是所做的功和工件材料比热的函数。工件过多的温升能够通过影响他表面的粗糙度和尺寸的精确度来降低产品的质量，而且还会增加工具的过度损耗和材料中金相组织的不良的改变。

4 热导率 热导率表示热流流入和流出材料的比率。但是陶瓷和塑料的导热率就很差了。

5. 热膨胀率

6 耐蚀性 ，环境。通常有色金属、不锈钢和非金属材料都具

钛和不锈钢的抗腐蚀性中。将铝变成薄片（一些原子层）、（Al 2O 3）就能够更好的保护其表面不受环境的更深层的侵蚀。将钛变成附有钛氧化物(TiO2) 的薄层，同样的情况发生在不锈钢上，（由于在合金中有铬的存在）不锈钢在其表面生成了保护层。当保护层被破坏并将下层的金属暴露出来，一层新的氧化层就形成了。

Lesson 37 Milling Machines and Grinding Machines铣床和磨床

铣床可以被分为三种类型：床身式铣床，升降台式铣床和专用铣床。

床身型铣床是用于产品加工制造。这种机床的一般特性是工作台的高度是固定的，高度的调整是根据主轴进行的。高度通过主轴头上下移动来调整。

在结构中，这些机床是刚性的，允许更大的金属切削。由于调整很费时，床身式铣床花费的调整时间比建立升降台式铣床更费时间。

龙门式铣床通常是一种尺寸很大的床身式铣床。工作台在一个拱形的很像刨床工作台的台子下面移动。刀盘安装在工作台的上方和侧面。

床中，主轴是水平安装的。

计用来完成特殊工作的铣床。

主轴箱可以在垂直方向

使用一个垂直轴和一个机械转动

其他研磨设备包括那些

1所示）。这种操作有点类似于车床加工。砂轮代替刀具，

将砂轮给进到工件中是自动或手动操作的，每次进给量0.0001英寸。砂轮给进到工件中的横向给进范围是粗加工时是0.0002英寸，精加工时是0.0005英寸。当磨削操作完成时，液压控制磨床进给运动也适用于工作台的自动伸缩机构。

.

平面磨床用来磨削平面（如图2a 所示）。工作台上安装一个磁性吸盘来保持住磨削操作。如图2（b ）所示，工作台在砂轮作用下振动。工作台进行横向进给操作。这种进给可以是自

动也可以是手动操作。自动控制使用液压动力或者使用机械分度机构。在工作台的纵向移动中，当它碰到行程挡块时就会改变运动方向。

一个独特的磨床是无心磨床，有几种类型：外圆磨床磨削圆形的外表面，内部无心磨床磨削圆形的内表面, 无心螺纹磨床。这些磨削加工可用于磨削圆柱面、圆锥体、球体、螺纹等等。

在所有情况中，至少使用了三个支撑点。工件被支撑在托板或辊子上，一个具有比砂轮摩擦系数更高的导轮是第二支撑点。砂轮是第三支撑点，如图3所示。