【正文】 。先將轂加熱后，由于熱脹冷縮，此時(shí)可以輕松的將軸插入其中。這現(xiàn)象在依靠干涉配合來進(jìn)行零件裝配時(shí)是有益的。溫度的增加可能會(huì)引起金屬的熱脹和蠕變，并且還可能降低它的屈服強(qiáng)度和它的彈性模數(shù)。根據(jù)屈服強(qiáng)度或者極限強(qiáng)度來確定安全系數(shù)以決定安全應(yīng)力的大小。 被設(shè)計(jì)出來的機(jī)械零件被用于在低于屈服強(qiáng)度或者極限強(qiáng)度的一些允許的環(huán)境下使用。尤其是在一塊平板上或一塊條板上有一個(gè)孔的情況下，當(dāng)孔的大小減少時(shí)，最大應(yīng)力的值相對(duì)于 平均應(yīng)力變得大得多。由于應(yīng)力的反復(fù)作用，允許使用的安全應(yīng)力是基于材料的持久極限而不是基于屈服強(qiáng)度或者是極限強(qiáng)度。像彈性模數(shù)，比例極限，屈服強(qiáng)度，彈性，以及延展性等等可以根據(jù)抗拉試驗(yàn)來決定它們的特性。 總結(jié) 機(jī)器設(shè)計(jì)者必須理解進(jìn)行抗拉的靜止強(qiáng)度的測(cè)試目的。從中，我們可以注意到在高溫條件下，蠕變發(fā)生的速度逐漸加速，直到零件失效。像這種特殊的現(xiàn)象，通常被稱為松弛，我們可以通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜渥儚?qiáng)度時(shí)測(cè)試來確定是不是發(fā)生了蠕變。處在壓力狀態(tài)下的螺釘，蠕變是按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)來發(fā)生的。否則，與此伴隨的或者相關(guān)的問題就可能發(fā)生。 由于蠕變是一種塑性變形現(xiàn)象，發(fā)生了蠕變的零件的尺寸可能就會(huì)被永久的改變。材料的抗蠕變強(qiáng)度是指材料抵抗蠕變的屬性，并且抗蠕變強(qiáng)度的數(shù)據(jù)可以通過處理長(zhǎng)期的蠕變?cè)囼?yàn) (模擬實(shí)際零件的操作條件 )來獲得。 蠕變： 一種塑性變形的現(xiàn)象 由于溫度效應(yīng)的影響，金屬中產(chǎn)生了一種被稱為蠕變的現(xiàn)象，一個(gè)承受了一定的載荷的零件的塑性變形是按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)來逐漸增加的。 正如從圖上可以看見的那樣，彈性模數(shù)在從室溫升高到 1000oC 過程中大約降低了 30%。圖 顯示了低碳鋼的屈服強(qiáng)度在從室溫升高到 1000oC 過程中被降低了大約 70%。例如，很多金屬在低溫時(shí)會(huì)變得更脆。 溫度對(duì)屈服強(qiáng)度和彈性模數(shù)的影響 一般說來，當(dāng)在說明一種擁有特殊的屬性的材料時(shí)，如彈性模數(shù)和屈服強(qiáng)度，表示這些性能在室溫環(huán)境下就可以存在。這樣的一種材料據(jù)說沒有持久 極限。 就一些有色金屬而論，當(dāng)循環(huán)的次數(shù)變得非常大時(shí)，疲勞曲線不會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增大而變得水平。其次就是扭應(yīng)力導(dǎo)致的失效，而由于軸向負(fù)載引起的疲勞失效卻極少發(fā)生。而對(duì)于粗糙的表面來說 （ 300μin ，甚至更多），百分比可能降低到 25%左右的水平。無論如何，已經(jīng)加工完成的表面如果不是一樣的光滑，持久極限的值就會(huì)被降低。當(dāng)采用這樣的方法做時(shí)，水平的直線就可以更容易發(fā)現(xiàn)材料的持久極限值。因此持久極限等于曲線接近一條水平的切線時(shí)的壓力水平。因此，持久極限可以從圖表 那里看到，該材料是在承受了 100 萬個(gè)循環(huán)后而沒有 發(fā)生失效的。正如圖表 所示圖形，該圖被稱為持久極限曲線或者 SN 曲線。壓力的新的數(shù)值再次被計(jì)算，并且相同的程序再次被重復(fù)進(jìn)行，直到零件的失效只需要一個(gè)完整周期時(shí)為止。在試樣的失效過程中，由計(jì)算寄存器記錄下循環(huán)的次數(shù) N，并且彎曲壓力的相應(yīng)最大量由 第 方程式計(jì)算。 讓我們回頭來看疲勞試驗(yàn)機(jī)器。持久極限是用來評(píng)價(jià)一種材料的疲勞強(qiáng)度的一個(gè)重要參數(shù)。汽車中發(fā)生故障的零件中的 90%的原因都是因?yàn)槠诘淖饔谩? 盡管許多地由于靜壓力導(dǎo)致的 零件故障可以通過頻繁的做實(shí)際的觀察并且替換全部發(fā)生變形的零件來避免。 這就表明了一個(gè)有趣的事實(shí)。外部的一個(gè)環(huán)形部分相對(duì)光滑一些，因?yàn)樵瓉肀砻嫔舷嗷ソ诲e(cuò)的裂縫之間不斷地發(fā)生磨擦導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。最后，當(dāng)剩下的固體的內(nèi)部地區(qū)變得足夠小，且當(dāng)壓力超過極限強(qiáng)度時(shí)，軸就會(huì)突然發(fā)生斷裂。所以說，第一道裂縫的意義就是指應(yīng)力集中的地方，它會(huì)加速其它裂縫的產(chǎn)生。裂縫最初是在應(yīng)力超過它極限壓力的地方開始出現(xiàn)的，而通常這往往是有微小的表面缺陷的地方，例如有一處材料出現(xiàn)瑕疵或者一道極小的劃痕。當(dāng)汽車的一個(gè)輪胎碰撞到道路上的一個(gè)突起或者路上的一個(gè)洞時(shí)，相同的沖擊荷載的類型也會(huì)在汽車的減震器彈簧上發(fā)生。 沖擊載荷： 這類載荷是由于沖擊作用產(chǎn)生的。比如說，變載荷會(huì)產(chǎn)生忽大忽小的張應(yīng)力，但不會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力。動(dòng)載荷可以被再細(xì)分為以下的 3 種類型。在拉伸實(shí)驗(yàn)中，被分次、逐漸的加載的作用力也被叫作靜載荷。 動(dòng)力載荷 :不會(huì)在各種不同的形式的力之間不停發(fā)生變化的作用力被叫作靜載荷或者穩(wěn)定載荷。例如，以鋼的材料為例，最后的剪切強(qiáng)度是處于緊張狀態(tài)大約極限強(qiáng)度的 75%。當(dāng)壓力大到可以使材料發(fā)生永久變形或發(fā)生破壞時(shí)，這時(shí)的壓力就被定義為極限剪切強(qiáng)度。 剪應(yīng)力測(cè)試： 軸，螺釘，鉚釘和焊接件被用這樣一種方式定位以致 于生產(chǎn)了剪應(yīng)力。當(dāng)一件具有可延展性的樣品受壓發(fā)生塑性變形時(shí)，材料的其它部分會(huì)凸出來，但是在這種緊張的狀態(tài)下，材料通常不會(huì)發(fā)生物理上的破裂。 壓縮測(cè)試： 大多數(shù)可延展材料大約有相同特性，當(dāng)它們處于受壓狀態(tài)的緊張狀態(tài)時(shí)。通常，材料越硬，越難以加工。同樣，一種材料的極限強(qiáng)度粗略與它的硬度成正比。 硬度： 一種材料的硬度是指它抵抗擠壓或者拉伸它的能力。一個(gè)在發(fā)生破裂的零件，其伸長(zhǎng)量如果為 5%，則認(rèn)為該伸長(zhǎng)量就是可延展性和脆性材料分界線。 延展性： 一種延展性材料會(huì)在破裂之前表現(xiàn)出 很大程度上的塑性變形現(xiàn)象。 脆性： 一種脆性的材料就是指在任何可以被看出來的塑性變形之前就發(fā)生破裂的材料。因此可以通過應(yīng)力圖里面的總面積來描述韌性，就像用圖 b 描繪的那樣。 韌性： 韌性和彈性是兩種相似的特性。 彈性： 彈性是指零件能夠吸收能量但并沒有發(fā)生永久變形的一種材料的屬性。 剛度： 剛度是指材料抵抗變形的一種屬性。 靜強(qiáng)度： 一個(gè)零件的強(qiáng)度是指零件在不會(huì)失去它被要求的能力的前提下能夠承受的最大應(yīng)力。一般說來，凸輪的速度和輸出負(fù)載越大，凸輪的輪廓在被床上被加工時(shí) 就一定要更加精密。常見的一些關(guān)于凸輪應(yīng)用的例子有： —— 凸輪軸和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工程的裝配 —— 專用機(jī)床 —— 自動(dòng)電唱機(jī) —— 印刷機(jī) —— 自動(dòng)的洗衣機(jī) —— 自動(dòng)的洗碗機(jī) 高速凸輪 (凸輪超過 1000 rpm 的速度 )的輪廓必須從數(shù)學(xué)意義上來定義。主動(dòng)件本身就是凸輪，而輸出件被稱為從動(dòng)件。 一般說來，設(shè)計(jì)工程師必須考慮故障可能發(fā)生的全部方式，包括如下一些方面： —— 壓力 —— 變形 —— 磨損 —— 腐蝕 —— 振動(dòng) —— 環(huán)境破壞 —— 固定設(shè)備松動(dòng) 在選擇零件的大小與形狀的時(shí)候，也必須考慮到一些可能會(huì)產(chǎn)生外部負(fù)載影響的空間因素，例如幾何學(xué)間斷性，為了達(dá)到要求的外形輪廓及使用相關(guān)的連接件，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的殘余應(yīng)力。例如，應(yīng)力的集中可能 就是由于輪廓的突然變化引起的，這一點(diǎn)也需要被考慮到。 故障也可能是由一種叫蠕變的現(xiàn)象引起的，這種現(xiàn)象是指金屬在高溫下時(shí)一種材料的塑性流動(dòng)。因此，每當(dāng)它不能夠再履行它要求達(dá)到的性能的時(shí)候，一個(gè)零件就都算是被毀壞了（即使它的表面沒有被損毀）。一種具有延展性的材料，在破裂之前必將發(fā)生很大程度的變形。 很多人錯(cuò)誤的把一個(gè)零件發(fā)生故障或者失效理解成這樣就意味著一個(gè)零件遭到了實(shí)際的物理破損。另一個(gè)關(guān)鍵是材料是可延展性的還是脆性的。 能夠被零件進(jìn)行吸收的載荷是相當(dāng)重要的。一個(gè)例子是在一個(gè)汽車?yán)?卻系統(tǒng)里的暖氣裝置軟管的松動(dòng)。有時(shí)一次零件的故障或者失效可能是很嚴(yán)重的一件事情，比如，當(dāng)一輛汽車正在高速行駛的時(shí)候，突然汽車的輪胎發(fā)生爆炸等。通過使用凸輪，一個(gè)簡(jiǎn)單的輸入動(dòng)作可以被修改成幾乎可以想像得到的任何輸出運(yùn)動(dòng)。 Failure Analysis， Dimensional Determination And Analysis，Applications Of Cams Jack Bauble Abstract： It is absolutely essential that a design engineer know how and why parts fail so that reliable machines that require minimum maintenance can be designed； Cams are among the most versatile mechanisms available． A cam is a simple twomember device． The input member is the cam itself， while the output member is called the follower． Through the use of cams， a simple input motion can be modified into almost any conceivable output motion that is desired． Key words: failure highspeed cams design properties INTRODUCTION It is absolutely essential that a design engineer know how and why parts fail so that reliable machines that require minimum maintenance can be designed． Sometimes a failure can be serious， such as when a tire blows out on an automobile traveling at high speed． On the other hand， a failure may be no more than a nuisance． An example is the loosening of the radiator hose in an automobile cooling system． The consequence of this latter failure is usually the loss of some radiator coolant， a condition that is readily detected and corrected． The type of load a part absorbs is just as significant as the magnitude． Generally speaking， dynamic loads with direction reversals cause greater difficulty than static loads， and therefore， fatigue strength must be considered． Another concern is whether the material is ductile or brittle． For example， brittle materials are considered to be unacceptable where fatigue is involved． Many people mistakingly interpret the word failure to mean the actual breakage of a part． However， a design engineer must consider a broader understanding of what appreciable deformation occurs． A ductile material，