【導(dǎo)讀】Machinedesign. ①Initialdesignco

　　

【正文】 ⑤溫差 如果一個機器的關(guān)鍵件損壞，整個機器必須關(guān)閉，直到修理好為止。設(shè)計一臺新機器時，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。機器設(shè)計不是這樣，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顯現(xiàn)出不同的性能，像抗負載、溫度和其他外部條件。盡管如此，在機械設(shè)計中給予合理綜合的設(shè)計計算是非常有用的。 此外，顯而易見的是一個知道零件是如何和為什麼破壞的設(shè)計師可以設(shè)計出需要很少維修的可靠機器。有時，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。零件負載類型是一個重要的標(biāo)志。一般而言，變化的動負載比靜負載會引起更大的差異。因此，疲勞強度必須符合。另一個關(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 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《機械元件設(shè)計》第六版，斯鮑特、普瑞特斯等， 1985年和《機械設(shè)計》埃斯普特斯、查里斯、麥瑞歐出版公司， 1975年。 材料的機械性能 的機械性能可以被分成三個方面 ：物理性能，化學(xué)性能，機械性能。 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。 機械性能 機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。一種材料加載時開始發(fā)生變化的初值取決于負載的大小。當(dāng)負載去掉時可以看到變形消失。對于很多材料而言，在達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。這之后又一個小的偏移。 在彈性范圍內(nèi)，達到應(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)負載去掉時）。曲線中的實際點，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)負載超過彈性極限時，塑性變形開始，逐漸的試件被硬化。變形比負載增加得更快時的點被稱成為屈服點 Q。金屬開始抵抗負載轉(zhuǎn)變成快速 變形，這時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，在這種塑性流動時，應(yīng)力 —應(yīng)變關(guān)系在曲線上處于 QRST區(qū)域。在點，試件破壞且這種負載稱為破壞負載。最大負載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。直到到達點為止。點之后，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的面積減少，被稱為頸縮。橫截面積減少得非?？欤灾劣诳关撦d的能力下降，即 ST階段。破壞發(fā)生在 T點。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)者會很快發(fā)現(xiàn)銷售量銳減，可能從而會導(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，必須在產(chǎn)品制造前制造過程中及制造過程后進行質(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，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 質(zhì)量保證常常在實際生產(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行檢驗。生產(chǎn)制造公司的原材料檢驗員到供應(yīng)廠并且檢查原材料及于制造的另配件。原材料檢驗為生產(chǎn)者提供了一次機會，那就是在原料及散件被運到生產(chǎn)車間之前先進行挑選淘汰。原料檢察員的責(zé)任是去檢查原料和零件是否達到設(shè)計規(guī)格并且淘汰那些未達到特殊指標(biāo)的原料。原料檢驗有很多于檢查產(chǎn)品相同的檢驗。其如下所述： ①目測 ②冶金測試 ③尺寸測試 ④損傷檢驗 ⑤性能檢驗 目測 目測檢驗一種產(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類型，其中有目測，化學(xué)檢驗，光譜檢驗和機械性能檢驗，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 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)測量工具進行檢驗，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、飛機和其他多部件產(chǎn)品都地極其重要的。 損傷檢驗 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是很必要的。特別是涉及到大批的原材料時。例如，在被運到生產(chǎn)車間作最終機器之前，對鑄件進行 X射線、電磁離子、染色滲透劑技術(shù)的探傷是很必要的，又對機器總成的電子或持久運作測試而確定的規(guī)格，是無損測試的又一例證。有時，對材料及零件的測試是很必要的，但由于無損測試的花費和成本及時間不是任何時候都允許的。 例如，有壓力測試決定在設(shè)計中其是否安全。損傷測試經(jīng)常用 于設(shè)計樣機的測試，而不是原材料或零件的常規(guī)檢驗。一旦設(shè)計達到了所希望的材料強度，通常對零件做進一步的損傷測試是不必要的，除非他們確實存在疑點。 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，尤其是那些機械構(gòu)造復(fù)雜的部件。例如電子設(shè)備零件，飛機和汽車發(fā)動機，泵、閥及其他需要在裝運和最后安裝前進行性能測驗的機械系統(tǒng)。 選自《現(xiàn)代材料和制造工藝》 汽車起重機的不同類型 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） 當(dāng)起重機工作在一個小范圍內(nèi)（倉庫，碼頭，戲臺等）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)動裝置布置在后面，集成了車輛和起重機的控制，這種類型稱為：單驅(qū)起重機。當(dāng)起重機在大場地內(nèi)工作時，有幾個較遠的工作點，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)動是不可能的。由于這個原因，提供兩個驅(qū)動是必要的，相對的允許像傳統(tǒng)卡車那樣驅(qū)動車輛。這種類型的起重機，在構(gòu)造上必須裝備一個特殊的變速箱，對起重機允許像傳統(tǒng)車輛那樣的前進和后退。我們這種類型的起重機裝備了一個特殊的變速箱，可以提供 一個前進速度和一個后退速度，一般其最大運輸速度為： 55/60km/h，這種類型稱為雙驅(qū)起重機。 地面情況 當(dāng)起重機操作困難時，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)動的運輸工具。 如果起重機離開路面移動到惡劣路況下（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，其要求實現(xiàn)： 雙驅(qū)甚至是三驅(qū)；兩種速度范圍，有一個特別慢的值；不同驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；軸端的特殊軸承；特殊的制動；提供低壓的大尺寸的輪胎，在軟地面上運轉(zhuǎn)；獨立的大車輪；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，有一個良好的運行。 當(dāng)然起重機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 動力傳動的兩種類型 在液力傳動中，用來將機械能（電能、化學(xué)能）轉(zhuǎn)化成液力能的裝置（泵）被布置在傳動鏈的輸入端，而用來將液力能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置（馬達）被布置在輸出端。（圖 21） 這種能量轉(zhuǎn)化的理論上的設(shè)計依據(jù)是液力傳動的各 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，而在某些方面，流體動力是作為液力能轉(zhuǎn)化后的力傳動而被利用的（如離心泵）這種能量轉(zhuǎn)換的特征取決于單位力的傳動。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。 液力傳動的能量轉(zhuǎn)換 原動機（電機、內(nèi)燃機） 機械能 泵 液力能 液壓馬達 機械能 負載 在流體靜力能和流體動力能中單位里的質(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)行元件提供一個或數(shù)個工作室，他們恒定或尺寸可變。 泵的工作室在外部能量進入時伸長，馬達是靠液力能，工作是伸長時液體流入，而收縮時實現(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。 為了分析這個過程，讓我們假設(shè)一個活塞機構(gòu)（圖 23（ a）），它是有兩個閥 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，并且開始向下移動活塞，如果 Z1 關(guān)閉，當(dāng)活塞下降到 X=X1處時，液體體積由 V0 變?yōu)?V1，此時壓力升至 P1，驅(qū)動活塞所作的外部功是（假設(shè)熱量改變） W1=∫X1X0(PP0)Adx=∫V1 V0(PP0)dv 制動器的應(yīng)用 YWW系列電力液壓塊式制動器是一種常閉、臥式安裝的制動器，主要用于門座式起重機、斗輪堆取料機以及中大型塔式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的制動。 YKW系列電力液壓塊式制動器是一種常開、臥式安裝的制動器，推動器為閉合（上閘）驅(qū)動裝置，它通過腳踏開關(guān)控制，司機在司機室內(nèi)可隨意空。主要用于 門座式起重機和塔式起重機等回轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速制動。當(dāng)需要在機構(gòu)斷電時（非工作狀態(tài)）進行制動，可通過增設(shè)手動閉合（上閘）來實現(xiàn)。 RKW系列制動器為常開式、液壓驅(qū)動、臥式安裝的制動器。通過腳踏式液壓泵進行控制，可實現(xiàn)隨意制動。主要用于中小型門座式起重機和塔式起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)。帶有手動閉合（上閘）裝置，在非工作狀態(tài)下有需要時，可通過其進行維持制動。 主要設(shè)計特點 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)瓦塊制動襯浮貼制動輪的現(xiàn)象；設(shè)有瓦塊自動隨位裝置。 主要擺動鉸點均設(shè)有自動潤滑軸承，傳動效率高，壽 命長，在使用過程中無需潤滑。 設(shè)有可調(diào)式支撐裝置，確保制動器工作靈活自如。 制動彈簧在方管內(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力距值，免去測量和計算的麻煩。 制動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)的制動襯墊供用戶選擇。 全部采用本公司新型推動器配套，動作靈敏，壽命長。