【正文】 行機械加工。 嚴(yán)密的精度和良好的表面光潔度，機械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面光潔度基礎(chǔ)上。一般來說，通過利用貴重設(shè)備而又無需特種加工條件下，幾乎可以以任何種類原材料開始，借助機械加工把原材料加工成任意所 需要的結(jié)構(gòu)形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個零件，幾乎都要花費高額的加工費用。 機械加工在知道過程中具備兩方面。機械加工過程是一個產(chǎn)生 形狀的過程，在這過程中，驅(qū)動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài)都可以獲得。電磁線圈被裝入磁路中的某處。磁液離合器或制動器相對來說是一個新的發(fā)展，它們具有兩平行的磁極板。驅(qū)動作用是靠在套筒和平面之間契入的滾子來獲得。這種離合器通 常使用裝在外套筒和內(nèi)軸件之間的滾子或滾珠。當(dāng)?shù)竭_(dá)超載點時聽到的“喀嚓”聲就被認(rèn)定為是所希望的信號聲。為著這些用途就需要超載釋放保護離合器。離合器需要同步操作。他們可能在圓周面上加工齒，以便他們 以圓柱周向配合來結(jié)合或者在配合元件的端面上加工齒來結(jié)合。為了在結(jié)合過程中給變換作用予較長時間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋型或齒型的。 4 強制接觸離合器由一個變位桿和兩個夾爪組成。 分析摩擦離合器和制動器的各種形式都 應(yīng)用一般的同樣的程序，下面的步驟是必需的： 1．假定或確定摩擦表面上壓力分布； 2．找出最大壓力和任一點處壓力之間的關(guān)系； 3．應(yīng)用靜平衡條件去找尋（ a）作用力；（ b）扭矩； (c)支反力。因為幾何形狀的重要性是散熱表面。這個問題將必須對每個幾何機構(gòu)形狀分別進行研究。所傳遞的扭矩關(guān)系到作用力，摩擦系數(shù)和離合器或制動器的幾何狀況。因為兩個構(gòu)件開始以不同速度運轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且在作用過程中 能量散失，結(jié)果導(dǎo)致溫升。 由于他們的功能相似，將離合器和制動器一起處理。進而有著大量的關(guān)于設(shè)計的問題，其中由于別的考慮例如剛度考慮，尺寸已得到較好的限制。 雖然來自 ，但它可能用來準(zhǔn)確預(yù)示實際失效。因之，設(shè)計者無論何時，動力傳遞零件，如齒輪或皮帶輪都應(yīng)該設(shè)置在靠近支持軸承附近。因此，如若軸要做得有足夠的剛度以致?lián)锨惶?，那么合?yīng)力符合安全要求那是完全可能的。短的轉(zhuǎn)動軸常常被稱為主軸。 “軸”這個詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。軸能夠承受彎曲，拉伸，壓縮或扭轉(zhuǎn)載荷，這些力相結(jié)合時，人們期望找到靜強度和疲勞強度作為設(shè)計的重要依據(jù)。通常有圓形橫截面。這種齒輪之間的輪 齒作用是沿著一根直線上產(chǎn)生滾動與滑動相結(jié)合的運動并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。當(dāng)在汽車的各種不同用途中，有一個帶偏心軸的類似錐齒輪的機構(gòu)，那是常常所希望的。然而在直齒圓柱齒輪情況下，在節(jié)線速度較高時，他們將發(fā)出噪音。 另外一個難題，發(fā)生在難于預(yù)示錐齒輪輪齒上的應(yīng)力，實際上是由于齒輪被加工成錐狀造成的。在典型的錐齒輪安裝中，其中一個錐齒輪常常裝于支承的外側(cè)。輪齒可以鑄出，銑制或滾切加工。 當(dāng)齒輪要用來傳遞相交軸之間的運動時，就需要某種形式的錐齒輪。一個裝 置中的蝸桿和蝸輪正像交錯軸斜齒輪那樣具有相同的齒向，但是其斜齒齒角的角度是極不相同的。當(dāng)然，如果每個構(gòu)件各自局部地包圍著對方的蝸輪機構(gòu)就是雙包圍蝸輪蝸桿機構(gòu)。 蝸桿蝸輪機構(gòu)有單包圍和雙包圍機構(gòu)。蝸輪不是斜齒輪，因為其齒頂面做成中凹形狀以適配蝸桿曲率，目的是要形成線接觸而不是點接觸。與其相配的齒輪叫做蝸輪，蝸輪不是真正的斜齒輪 。 蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。在交錯軸斜齒設(shè)計中，當(dāng)該齒的斜角相等時所產(chǎn)生滑移速度最小。它們是以同樣的方法進行制造。因此他們只能傳遞小的載荷和主要用于儀器設(shè)備中 ，而且肯定不能推薦在動力傳動中使用。 交錯軸斜齒輪或螺旋齒輪，他們是軸中心線既不相交也不平行。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用，這樣就消除了軸向推力。當(dāng)軸向推力變的大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時，那就可以使用人字齒輪。它是齒輪逐漸進行嚙合并平穩(wěn)的從一個齒到另一個齒傳遞運動，那樣就使斜齒 輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運動的能力。在直齒圓柱齒輪中，接觸是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。 直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過整個齒面而伸展開來的線。如果一張被剪成平行四邊形（矩形）的紙張包圍在齒輪圓柱體上，紙上印出齒的角刃邊就變成斜線。傾斜角度每個齒輪都一樣，但一個必須右旋斜齒，而另一個必須是左旋斜齒。像我們要討論的那樣，尚有其他道理需要學(xué)習(xí)，掌握。因此，在斜齒輪的情況下，其齒向是不平行于回轉(zhuǎn)軸線的。 關(guān)鍵詞 ：齒輪；軸 在直齒圓柱齒輪的受力分析中，是假定各力作用在單一平面的。通過加工制造它們可以分為許多的型號，分別用于許多的場合。 1 齒輪和軸的介紹 摘 要 ： 在傳統(tǒng)機械和現(xiàn)代機械中齒輪和軸的重要地位是不可動搖的。齒輪和軸主要安裝在主軸箱來傳遞力的方向。所以我們對齒輪和軸的了解和認(rèn)識必須是多層次多方位的。我們將研究作用力具有三維坐標(biāo)的齒輪。而在錐齒輪的情況中各回轉(zhuǎn)軸線互相不平行。 斜齒輪用于傳遞平行軸之間的運動 。齒的形狀是一濺開線螺旋面。如果我展開這張紙，在血角刃邊上的每一個點就發(fā)生一漸開線曲線。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點，當(dāng)齒進入更多的嚙合時，它就變成線。在斜齒輪中，該先是跨過齒面的對角線。斜齒輪使軸的軸承承受徑向和軸向力。雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸上的兩個斜齒輪等效。當(dāng)兩個或更多個單向齒斜齒輪被在同一軸上時，齒輪的齒向應(yīng)作選擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。交錯軸斜齒輪的齒彼此之間發(fā)生點接觸，它隨著齒輪的磨合而變成線接觸。交錯軸斜齒輪與斜齒輪之間在被安裝后互相捏合之前是沒有任何區(qū)別的。一對相嚙合的交錯軸斜齒輪通常具有同樣的齒向，即左旋主動齒輪跟右旋從動齒輪相嚙合。然而當(dāng)該齒的斜角不相等時，如果兩個齒輪具有相同齒向的話，大斜角齒輪應(yīng)用作主動齒輪。小齒輪即蝸桿具有較小的齒數(shù)，通常是一到四齒， 2 由于它們完全纏繞在節(jié)圓柱上，因此它們被稱為螺紋齒。蝸桿和蝸輪通常是用于向垂直相交軸之間的傳動提供大的角速度減速比。然而蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)中 馬棚網(wǎng)存在齒間有較大滑移速度的缺點，正像交錯軸斜齒輪那樣。單包圍機構(gòu)就是蝸輪包裹著蝸桿的一種機構(gòu)。著兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪組的輪齒間有面接觸，而在單包圍的蝸輪組的輪齒間有線接觸。蝸桿上的齒斜角度通常很大，而蝸輪上的則極小，因此習(xí)慣常規(guī)定蝸桿的導(dǎo)角，那就是蝸桿齒斜角的余角；也規(guī)定了蝸輪上的齒斜角，該兩角之和就等于 90度的軸線交角。雖然錐齒輪通常制造成能構(gòu)成 90度軸交角，但它們也可產(chǎn)生任何角度的軸交角。僅就滾齒而言就可達(dá)一級精度。這意味著軸的撓曲情況更加明 顯而使在輪齒接觸上具有更大的影響。直齒錐齒輪易于設(shè)計且制造簡單，如果他們安裝的精密而確定，在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生良好效果。在這些情況下，螺旋錐齒輪比直齒輪能產(chǎn)生平穩(wěn)的多的嚙合作用，因此碰到高速運轉(zhuǎn)的場合那是很有用的。這樣的齒輪機構(gòu)叫做準(zhǔn)雙曲面齒輪機構(gòu)，因為它們的節(jié)面是雙曲回轉(zhuǎn)面。軸是一種轉(zhuǎn)動或靜止的桿件。在軸上安裝像齒輪，皮帶輪，飛輪，曲柄，鏈輪和其他動力傳遞零件。因為單根軸可以承受靜壓力，變應(yīng)力和交變應(yīng)力，所有的應(yīng)力作用都是同時發(fā)生的。心軸也是軸，既可以旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。 當(dāng)軸的彎曲 或扭轉(zhuǎn)變形必需被限制于很小的范圍內(nèi)時，其尺寸應(yīng)根據(jù)變形來 3 確定，然后進行應(yīng)力分析。但決不意味著設(shè)計者要保證；它們是安全的，軸幾乎總是要進行計算的，知道它們是處在可以接受的允許的極限以內(nèi)。這就減低了彎矩，因而減小變形和彎曲應(yīng)力。這樣，它是一個檢驗已經(jīng)設(shè)計好了的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸 在運轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。 設(shè)計者去查找關(guān)于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否要進行噴丸處理等資料，那真正的唯一的需要是實現(xiàn)所要求的壽命和可靠性。簡化摩擦離合器或制動器的動力學(xué)表達(dá)式中，各自以角速度 w1和 w2運動的兩個轉(zhuǎn)動慣量 I1和 I2，在制動器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動器而最終要導(dǎo)致同樣的速度。在分析這些裝置的性能時，我們應(yīng)注意到作用力，傳遞的扭矩，散失的能量和溫升。這是一個靜力學(xué)問題。然而溫升與能量損失有關(guān)，研究溫升可能與制動器或離合器的類型無關(guān)。各種各樣的離合器和制動器可作如下分類： 1．輪緣式內(nèi)膨脹制凍塊； 2．輪緣式外接觸制動塊； 3．條帶式； 4．盤型或軸向式； 5．圓錐型； 6．混合式。 混合式離合器包括幾個類型，例如強制接觸離合器、超載釋放保護離合器、超越離合器、磁液離合器等等。各種強制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設(shè)計有關(guān)。有時使用許多齒或夾爪。雖然強制離合器不像摩擦接觸離合器用的那么廣泛，但它們確實有很重要的運用。 有些裝置例如線性驅(qū)動裝置或電機操作螺桿驅(qū)動器必須運行到一定的限度然后停頓下來。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達(dá)到預(yù)定的力矩時釋放。 超越離合器或連軸器允許機器的被動構(gòu)件“空轉(zhuǎn)”或“超越”，因為主動驅(qū)動件停頓了或者因為另一個動力源使被動構(gòu)件增加了速度。該內(nèi)軸件，在它的周邊加工了數(shù)個平面。因此該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機構(gòu)等效。這些磁極板之間有磁粉混合物潤滑。借助激勵該線圈，磁液混合物的剪切強度可被精確的控制。 加工基礎(chǔ)作為產(chǎn)生形狀的一種加工方法，機械加工是所有制造過程中最普遍使用的而且是最重要的方法。盡管在某些場合，工件無承受情況下，使用移動式裝備來實現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。小批生產(chǎn)低費用。靠焊接來產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。因此對于生產(chǎn)一個零件，甚至當(dāng)零件結(jié)構(gòu)及要生產(chǎn)的批量大小上按原來都適于用鑄造、鍛造或者壓力加工來生產(chǎn)的，但通常寧可選擇機械加工。許多零件，如果用別的其他方法來生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)的話，那么在機械加工中則是屬于低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。例如內(nèi)螺紋，除了機械 加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進行加工。 基本的機械加工參數(shù) 切削中工件與刀具的基本關(guān)系是以以下四個要素來充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進給速度，和吃刀深度。刀具的幾何形狀 —— 以刀尖平面和刀具角為特征 —— 對于每一種切削工藝都必須是正確的。為了有效地加工，切削速度高低必須適應(yīng)特定的工件 —— 刀具配合。 進給速度是刀具切進工件的速度。當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑?fù)運動時，進給量是以每一行程走過的英寸數(shù)度量的。吃刀深度 —— 以英寸計 —— 是刀具進入工件的距離。粗加工比起精加工來，吃刀深度較深。這結(jié)果導(dǎo)致復(fù)雜的溫度分布遍及刀具、工件和切屑。這導(dǎo)致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方切削溫度較高。這樣刀具前角的增加而所有其他參數(shù)不變時，將使切離金屬的單位體積所耗功率減小，因而切削溫度也將降低。未變形切屑厚度的增加趨勢必導(dǎo)致通過工件的熱的總數(shù)上產(chǎn)生比例效應(yīng)，刀具和切屑仍保持著固定的比例，而切削溫度變化傾向于降低。進而副變形區(qū)勢必更小，這將在該區(qū)內(nèi)產(chǎn)生升溫效應(yīng)。因為事實已經(jīng)表明：切削溫度即使有小小的變化對刀具磨損率都將有實質(zhì)意義的影響作用。 為著測定高速鋼刀具溫 度的最直接和最精確的方法是 Wamp。該項技術(shù)是建立在高速鋼刀具截面金相顯微測試基礎(chǔ)上，目的是要建立顯微結(jié)構(gòu)變化與熱變化規(guī)律圖線關(guān)系式。這項技術(shù)由于利用電子顯微掃描技術(shù)已經(jīng)進一步發(fā)展，目的是要研究將已回過火和各種馬氏體結(jié)構(gòu)的高速鋼再回火引起的微觀顯微結(jié)構(gòu)變化情況。 刀具磨損 從已經(jīng)被處理過的無數(shù)脆裂和刃口裂紋的刀具中 可知，刀具磨損基本上有三種形式：后刀面磨損，前刀面磨損和 V 型凹口磨損。關(guān)于主刀刃，因其擔(dān)負(fù)切除大部金屬切屑任務(wù)，這就導(dǎo)致增加切削力和提高切削溫度，如果聽任而不加以檢查處理，那可能導(dǎo)致刀具和工件發(fā)生振動且使有效切削的條件可能不再存在。在大多數(shù)實際切削條件下，由于主前刀面先于副前刀面磨損，磨損到達(dá)足夠大時，刀具將實效，結(jié)果是制成不合格零件。這是因為在切削卡住區(qū)附近比刀刃附近發(fā)生更嚴(yán)重的磨損，而刀刃附近因切屑與前刀面失去接觸而磨損較輕。通常情況下，這磨損橫斷面是圓弧形的。然而因許多作者已經(jīng)表示過的那樣在增加切削速度情況下，前刀面上的溫度比后刀 面上的溫度升得更快，而且又因任何形式的磨損率實質(zhì)上是受到溫度變化的重大影響。 刀具的主后刀面磨損帶的尾部是跟未加工過的工件表面相接觸，因此后刀面磨損比沿著磨損帶末端處更為明顯，那是最普通的。不只是切削，還有像氧化皮，刀刃產(chǎn)生的局部高溫也都會引起這種效應(yīng)。盡管凹坑的出現(xiàn)對刀具的切削 7 性質(zhì)無實質(zhì)意義的影響，但凹坑常常逐漸變深，如果切 削在繼續(xù)進行的話，那么刀具就存在斷裂的危機。對于各種硬質(zhì)合金刀具和對于各種類型的磨損，在發(fā)生嚴(yán)重失效前，就認(rèn)為已達(dá)到刀具的使用壽命周期的終點。以下幾種現(xiàn)象之一均是刀具嚴(yán) 重失效開始的特征：最普遍的是切削力突然增加，在工件上出現(xiàn)燒損環(huán)紋和噪音嚴(yán)重增加等。然而在某些應(yīng)用場合、強制零件移動到中心線上時，可能引起零件或設(shè)備破壞。為著這些工作任務(wù)，美國俄亥俄州Elyria 的 Zaytran 公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西 類柔順性夾具。夾具規(guī)格范圍是從 英寸行程， 5 英鎊夾緊力到6 英寸行程、 400 英寸夾緊力。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計劃、批量和產(chǎn)品設(shè)計的變更而顯得特別脆弱。盡管柔性夾具的發(fā)展很快落后與柔性運輸處理裝置的發(fā)展，如落后于工業(yè)機器人的發(fā)展，但仍然試圖指望增加夾具的柔順性 。 根據(jù)它們?nèi)犴樞?，夾具可以分為：專用夾具、組合夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具、高柔性夾具。 結(jié)構(gòu)形式可變換的柔性夾具裝有可變更結(jié)構(gòu)排列的零件（例如針形頰板，多片式