【導(dǎo)讀】Machinedesign. ①Initialdesignco

　　

【正文】 ⑤溫差 如果一個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵件損壞，整個(gè)機(jī)器必須關(guān)閉，直到修理好為止。設(shè)計(jì)一臺(tái)新機(jī)器時(shí)，關(guān)鍵件具有足夠的抵抗破壞的能力是非常重要的。設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地確定所有的性質(zhì)、大小、方向及作用點(diǎn)。機(jī)器設(shè)計(jì)不是這樣，但精確的科學(xué)是這樣，因此很難準(zhǔn)確地確定所有力。另外， 一種特殊材料的不同樣本會(huì)顯現(xiàn)出不同的性能，像抗負(fù)載、溫度和其他外部條件。盡管如此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中給予合理綜合的設(shè)計(jì)計(jì)算是非常有用的。 此外，顯而易見的是一個(gè)知道零件是如何和為什麼破壞的設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)出需要很少維修的可靠機(jī)器。有時(shí)，一次失敗是嚴(yán)重的，例如高速行駛的汽車的輪胎爆裂。另一方面，失敗未必是麻煩。例如，汽車的冷卻系統(tǒng)的散熱器皮帶管松開。這種破壞的后果通常是損失一些散熱片，可以探測并改正過來。零件負(fù)載類型是一個(gè)重要的標(biāo)志。一般而言，變化的動(dòng)負(fù)載比靜負(fù)載會(huì)引起更大的差異。因此，疲勞強(qiáng)度必須符合。另一個(gè)關(guān)心的 方面是這種材料是否直或易碎。例如有疲勞破壞的地方不易使用易碎的材料。一般的，設(shè)計(jì)師要靠考慮所有破壞情況，其包括以下方面： ①應(yīng)力 ②應(yīng)變 ③外形 ④腐蝕 ⑤震動(dòng) ⑥外部環(huán)境破壞 ⑦緊固件的松脫 零件的尺寸和外形的選擇也有很多因素。外部負(fù)荷的影響，如幾何間斷，由于輪廓而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和組合件干涉。 選自《機(jī)械元件設(shè)計(jì)》第六版，斯鮑特、普瑞特斯等， 1985年和《機(jī)械設(shè)計(jì)》埃斯普特斯、查里斯、麥瑞歐出版公司， 1975年。 材料的機(jī)械性能 的機(jī)械性能可以被分成三個(gè)方面 ：物理性能，化學(xué)性能，機(jī)械性能。 物理性能 密度或比重、溫度等可以歸為這一類。 化學(xué)性能 這一種類包括很多化學(xué)性能。其中包括酸堿性、化學(xué)反應(yīng)性、腐蝕性。其中最重要的是腐蝕性，在外行人看來，腐蝕性被解釋為在某處的零件抵抗腐蝕的能力。 機(jī)械性能 機(jī)械性能包括拉伸性能、壓縮性能、剪切性能、扭轉(zhuǎn)性能、沖擊性能、疲勞性能和蠕變。材料的拉伸強(qiáng)度可以通過試件的橫截面積出試件承受的最大載荷得到，這是在拉伸試驗(yàn)中，應(yīng)力沿 Y 軸，應(yīng)邊沿 X 軸變化的曲線。一種材料加載時(shí)開始發(fā)生變化的初值取決于負(fù)載的大小。當(dāng)負(fù)載去掉時(shí)可以看到變形消失。對于很多材料而言，在達(dá)到彈性極限的一定應(yīng)力值 A 之前，一直表現(xiàn)為這樣。在應(yīng)力 應(yīng)變圖中，這是可以用線性關(guān)系來描述的。這之后又一個(gè)小的偏移。 在彈性范圍內(nèi)，達(dá)到應(yīng)力的極限之前，應(yīng)力和應(yīng)變是成比例的，這被 稱為比例極限 Ap。在這個(gè)區(qū)域，零件符合胡克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變是成比例的，在彈性范圍內(nèi)（材料能完全恢復(fù)到最初的尺寸，當(dāng)負(fù)載去掉時(shí)）。曲線中的實(shí)際點(diǎn)，比例極限在彈性極限處。這可以認(rèn)為是材料恢復(fù)初值時(shí)落后于前者。這種影響在不含鐵的材料中經(jīng)常提到。 鐵和鎳有明顯的彈性范圍，而銅、鋅、錫等，即使在相對低的應(yīng)力下也表現(xiàn)為不完全彈性。實(shí)際上，能否清楚地分辯彈性極限和比例極限取決于測量設(shè)備的靈敏度。 當(dāng)負(fù)載超過彈性極限時(shí)，塑性變形開始，逐漸的試件被硬化。變形比負(fù)載增加得更快時(shí)的點(diǎn)被稱成為屈服點(diǎn) Q。金屬開始抵抗負(fù)載轉(zhuǎn)變成快速 變形，這時(shí)的屈服力成為屈服極限 Ay。 試件的延伸率 繼續(xù)由 Q 到 T 再到，在這種塑性流動(dòng)時(shí)，應(yīng)力 —應(yīng)變關(guān)系在曲線上處于 QRST區(qū)域。在點(diǎn)，試件破壞且這種負(fù)載稱為破壞負(fù)載。最大負(fù)載S除以試件初始的截面積，被定義為這種金屬的最終拉伸極限或試樣的拉伸強(qiáng)度Au。 按邏輯說，在應(yīng)力不增加的情況下，一旦超出彈性極限，金屬開始屈服，并最終破壞。但是當(dāng)超出彈性極限后，在紀(jì)錄曲線上應(yīng)增大。 這種變化主要有兩個(gè)原因： ①材料的應(yīng)力硬化 ②由于塑性變形而引起的試件橫截面積的變小 由于加工硬化，金屬塑性變化越大，硬化越嚴(yán)重。金屬拉伸越 長，他的直徑（橫截面積）越小。直到到達(dá)點(diǎn)為止。點(diǎn)之后，減少的速率開始變化，超過了應(yīng)力增加的速率，應(yīng)變很大以至于在局部的某些點(diǎn)的面積減少，被稱為頸縮。橫截面積減少得非常快，以至于抗負(fù)載的能力下降，即 ST階段。破壞發(fā)生在 T點(diǎn)。延伸率 A和截面積變化率 u被描述成材料的延展性和塑性： a=(L0L)/L0*100% u=(A0A)/A0*100% 在這里， L0 和 L分別是試件的最初和最終長度， A0 和 A分別是試件的最初截面積和最終截面積。 選自《金屬材料的測試》 質(zhì)量保證與控制 產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)中最重要的。如果 放任質(zhì)量惡化下去，生產(chǎn)者會(huì)很快發(fā)現(xiàn)銷售量銳減，可能從而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)的失敗。用戶期望他們買的產(chǎn)品質(zhì)量性能好，而且如果制造商想建立并維持其信譽(yù)，必須在產(chǎn)品制造前制造過程中及制造過程后進(jìn)行質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。一般來說，質(zhì)量保證包括所有的活動(dòng)，其包括質(zhì)量建立和質(zhì)量控制。質(zhì)量保證可以被分為三個(gè)主要領(lǐng)域，他們?nèi)缦滤觯? ①制造之前的原材料的檢查 ②在制造加工過程中的質(zhì)量控制 ③制造之后的質(zhì)量保證 生產(chǎn)制造后的質(zhì)量控制包括保證書和面對產(chǎn)品用戶的服務(wù)。 生產(chǎn)制造之前的原材料檢驗(yàn) 質(zhì)量保證常常在實(shí)際生產(chǎn)制造之前就開始了。這些都 是生產(chǎn)者在供應(yīng)原材料、散件或配件的車間里進(jìn)行檢驗(yàn)。生產(chǎn)制造公司的原材料檢驗(yàn)員到供應(yīng)廠并且檢查原材料及于制造的另配件。原材料檢驗(yàn)為生產(chǎn)者提供了一次機(jī)會(huì)，那就是在原料及散件被運(yùn)到生產(chǎn)車間之前先進(jìn)行挑選淘汰。原料檢察員的責(zé)任是去檢查原料和零件是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格并且淘汰那些未達(dá)到特殊指標(biāo)的原料。原料檢驗(yàn)有很多于檢查產(chǎn)品相同的檢驗(yàn)。其如下所述： ①目測 ②冶金測試 ③尺寸測試 ④損傷檢驗(yàn) ⑤性能檢驗(yàn) 目測 目測檢驗(yàn)一種產(chǎn)品或原料的某些特征，如顏色、紋理、表面光潔度或部件的總體外觀，從而判斷其是否具有明顯的缺損。 冶金 測試 冶金測試常常是原料間嚴(yán)厲的一個(gè)很重要的部分，尤其是像棒料、建筑材料毛坯一些原材料。金屬測試包含所有主要的檢驗(yàn)類型，其中有目測，化學(xué)檢驗(yàn)，光譜檢驗(yàn)和機(jī)械性能檢驗(yàn)，其包括硬度、伸縮性能、剪切性能、壓縮性能和合成成分的光譜分析。冶金測試既可用于成品件也可用于預(yù)制件。 尺寸檢驗(yàn) 質(zhì)量控制的一些領(lǐng)域是重要的生產(chǎn)件的要求尺寸。尺寸在檢驗(yàn)過程中，像其在生產(chǎn)過程中一樣重要。如果這些零件是為總成供應(yīng)的，那尺寸尤其嚴(yán)格。一些尺寸在生產(chǎn)車間用標(biāo)準(zhǔn)測量工具進(jìn)行檢驗(yàn)，像特種接頭、造型和需求的功能標(biāo)準(zhǔn)度量。符合尺寸規(guī)格對所制造多 部件的互換性和對多部件成功組裝成復(fù)雜的裝置，如汽車、輪船、飛機(jī)和其他多部件產(chǎn)品都地極其重要的。 損傷檢驗(yàn) 在一些情況下，對原材料或零部件采取損傷測試的原始測驗(yàn)是很必要的。特別是涉及到大批的原材料時(shí)。例如，在被運(yùn)到生產(chǎn)車間作最終機(jī)器之前，對鑄件進(jìn)行 X射線、電磁離子、染色滲透劑技術(shù)的探傷是很必要的，又對機(jī)器總成的電子或持久運(yùn)作測試而確定的規(guī)格，是無損測試的又一例證。有時(shí)，對材料及零件的測試是很必要的，但由于無損測試的花費(fèi)和成本及時(shí)間不是任何時(shí)候都允許的。 例如，有壓力測試決定在設(shè)計(jì)中其是否安全。損傷測試經(jīng)常用 于設(shè)計(jì)樣機(jī)的測試，而不是原材料或零件的常規(guī)檢驗(yàn)。一旦設(shè)計(jì)達(dá)到了所希望的材料強(qiáng)度，通常對零件做進(jìn)一步的損傷測試是不必要的，除非他們確實(shí)存在疑點(diǎn)。 性能測試 性能測試在零部件被其他產(chǎn)品被安裝之前，檢查部件的功能，尤其是那些機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜的部件。例如電子設(shè)備零件，飛機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，泵、閥及其他需要在裝運(yùn)和最后安裝前進(jìn)行性能測驗(yàn)的機(jī)械系統(tǒng)。 選自《現(xiàn)代材料和制造工藝》 汽車起重機(jī)的不同類型 根據(jù)汽車吊的使用情況，像：工作的范圍，工作的自然情況。他們的構(gòu)造裝備體現(xiàn)著不同的理念。 工作范圍（不同的設(shè)計(jì)） 當(dāng)起重機(jī)工作在一個(gè)小范圍內(nèi)（倉庫，碼頭，戲臺(tái)等）告訴是沒有必要的。根據(jù)這種應(yīng)用，我們的裝置最高速為 35km/h。 驅(qū)動(dòng)裝置布置在后面，集成了車輛和起重機(jī)的控制，這種類型稱為：單驅(qū)起重機(jī)。當(dāng)起重機(jī)在大場地內(nèi)工作時(shí)，有幾個(gè)較遠(yuǎn)的工作點(diǎn)，高速軸就是必要的了。隨之而來的，布置在車輛后端的單驅(qū)動(dòng)是不可能的。由于這個(gè)原因，提供兩個(gè)驅(qū)動(dòng)是必要的，相對的允許像傳統(tǒng)卡車那樣驅(qū)動(dòng)車輛。這種類型的起重機(jī)，在構(gòu)造上必須裝備一個(gè)特殊的變速箱，對起重機(jī)允許像傳統(tǒng)車輛那樣的前進(jìn)和后退。我們這種類型的起重機(jī)裝備了一個(gè)特殊的變速箱，可以提供 一個(gè)前進(jìn)速度和一個(gè)后退速度，一般其最大運(yùn)輸速度為： 55/60km/h，這種類型稱為雙驅(qū)起重機(jī)。 地面情況 當(dāng)起重機(jī)操作困難時(shí)，在平整的路面上（體育場，碼頭，倉庫等）起構(gòu)造是傳統(tǒng)概念的單驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸工具。 如果起重機(jī)離開路面移動(dòng)到惡劣路況下（臟且沙軟的路面）不平的，其構(gòu)造根據(jù)“全工況路面”的限定標(biāo)準(zhǔn)而建立，其要求實(shí)現(xiàn)： 雙驅(qū)甚至是三驅(qū)；兩種速度范圍，有一個(gè)特別慢的值；不同驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；軸端的特殊軸承；特殊的制動(dòng)；提供低壓的大尺寸的輪胎，在軟地面上運(yùn)轉(zhuǎn)；獨(dú)立的大車輪；懸空的地面監(jiān)視和清晰的構(gòu)造是非常重要的；安 裝及駕駛服務(wù) 所有的主要點(diǎn)是絕對必要的對于在無路的情況下的各種類型的車輛，有一個(gè)良好的運(yùn)行。 當(dāng)然起重機(jī)不得不在各種路況下工作，為此其裝備了雙驅(qū)。 （附圖見英文資料） 液力傳動(dòng) 動(dòng)力傳動(dòng)的兩種類型 在液力傳動(dòng)中，用來將機(jī)械能（電能、化學(xué)能）轉(zhuǎn)化成液力能的裝置（泵）被布置在傳動(dòng)鏈的輸入端，而用來將液力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置（馬達(dá)）被布置在輸出端。（圖 21） 這種能量轉(zhuǎn)化的理論上的設(shè)計(jì)依據(jù)是液力傳動(dòng)的各 部分的伯努里方程。 在系統(tǒng)中，流體靜壓力主要用來替代泵和馬達(dá)，而在某些方面，流體動(dòng)力是作為液力能轉(zhuǎn)化后的力傳動(dòng)而被利用的（如離心泵）這種能量轉(zhuǎn)換的特征取決于單位力的傳動(dòng)。他能說明這種微小力的液體靜壓力能轉(zhuǎn)換和高壓力的液體動(dòng)力能轉(zhuǎn)換更受人們的歡迎。（圖 22）者是液力轉(zhuǎn)換被應(yīng)用于工業(yè)器械的主要原因。 液力傳動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換 原動(dòng)機(jī)（電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)） 機(jī)械能 泵 液力能 液壓馬達(dá) 機(jī)械能 負(fù)載 在流體靜力能和流體動(dòng)力能中單位里的質(zhì)量變化 替代能量轉(zhuǎn)換僅應(yīng)用以下幾方面，在液體靜 壓力轉(zhuǎn)換中相關(guān)的替代執(zhí)行元件提供一個(gè)或數(shù)個(gè)工作室，他們恒定或尺寸可變。 泵的工作室在外部能量進(jìn)入時(shí)伸長，馬達(dá)是靠液力能，工作是伸長時(shí)液體流入，而收縮時(shí)實(shí)現(xiàn)流體流出。這些裝置通常被稱為能量轉(zhuǎn)換裝置。液體充滿一個(gè)體積為 V1 的容器，在壓力 P1 下所作的功 W 是壓縮功 W1 和改變液體的功W2組成的。 為了分析這個(gè)過程，讓我們假設(shè)一個(gè)活塞機(jī)構(gòu)（圖 23（ a）），它是有兩個(gè)閥 Z0、 Z1 和貯液器連接而成，表面壓力為 P0，貯 液器內(nèi)部壓力為 P1，活塞處于上部的 X=X0 處， Z0 打開，液體充滿體積為 V0的汽缸，壓力為 P0，現(xiàn)在關(guān) 閉閥 Z0，并且開始向下移動(dòng)活塞，如果 Z1 關(guān)閉，當(dāng)活塞下降到 X=X1處時(shí)，液體體積由 V0 變?yōu)?V1，此時(shí)壓力升至 P1，驅(qū)動(dòng)活塞所作的外部功是（假設(shè)熱量改變） W1=∫X1X0(PP0)Adx=∫V1 V0(PP0)dv 制動(dòng)器的應(yīng)用 YWW系列電力液壓塊式制動(dòng)器是一種常閉、臥式安裝的制動(dòng)器，主要用于門座式起重機(jī)、斗輪堆取料機(jī)以及中大型塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)。 YKW系列電力液壓塊式制動(dòng)器是一種常開、臥式安裝的制動(dòng)器，推動(dòng)器為閉合（上閘）驅(qū)動(dòng)裝置，它通過腳踏開關(guān)控制，司機(jī)在司機(jī)室內(nèi)可隨意空。主要用于 門座式起重機(jī)和塔式起重機(jī)等回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速制動(dòng)。當(dāng)需要在機(jī)構(gòu)斷電時(shí)（非工作狀態(tài)）進(jìn)行制動(dòng)，可通過增設(shè)手動(dòng)閉合（上閘）來實(shí)現(xiàn)。 RKW系列制動(dòng)器為常開式、液壓驅(qū)動(dòng)、臥式安裝的制動(dòng)器。通過腳踏式液壓泵進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)隨意制動(dòng)。主要用于中小型門座式起重機(jī)和塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。帶有手動(dòng)閉合（上閘）裝置，在非工作狀態(tài)下有需要時(shí)，可通過其進(jìn)行維持制動(dòng)。 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn) 聯(lián)鎖式退距均等裝置，專利技術(shù)，在使用過程中可始終保持兩側(cè)瓦塊制動(dòng)襯浮貼制動(dòng)輪的現(xiàn)象；設(shè)有瓦塊自動(dòng)隨位裝置。 主要擺動(dòng)鉸點(diǎn)均設(shè)有自動(dòng)潤滑軸承，傳動(dòng)效率高，壽 命長，在使用過程中無需潤滑。 設(shè)有可調(diào)式支撐裝置，確保制動(dòng)器工作靈活自如。 制動(dòng)彈簧在方管內(nèi)布置）（僅 YWW產(chǎn)品）并在一側(cè)設(shè)有標(biāo)尺，用戶可十分方便的讀出制動(dòng)力距值，免去測量和計(jì)算的麻煩。 制動(dòng)襯墊為卡裝式整體結(jié)構(gòu)，更換十分方便，快捷，備有半金屬（無石棉）硬質(zhì)和半硬質(zhì)，軟質(zhì)（含石棉）等不同材質(zhì)的制動(dòng)襯墊供用戶選擇。 全部采用本公司新型推動(dòng)器配套，動(dòng)作靈敏，壽命長。