【正文】 選擇是由所需要性能的考慮原則來確定的，兩種材料的性能都能滿足需要的時候，總成本就成了決定性因素。其中某些性能比如電、熱傳導性、密度，對于物種的確定的用途來說，在選擇材料時，其重要性是擺在首位的。這些機械性能關系到該材料在工作中對于各種載荷怎樣地起作用。 這些性能主要歸結到五大類：強度、硬度、彈性、延展性和韌性。升降機的鋼絲繩和建筑物的橫梁都必須具備這種性能。剪切工具(剪床)必須能抗磨損。 3．彈性——是材料彈回到原有形狀位置的能力。 4．延展性——材料承受永久變形而無型損的能力。 5．韌性——是吸收所施力的機械能的能力。有軌電車、火車車廂、汽車軸、錘子和類似的產(chǎn)品都需要有韌性。對于某種用途而言，這些性能使得塑料比傳統(tǒng)材料更為可取。金屈易受到天機酸的腐蝕，如硫酸和鹽酸。塑料的另一個問題就是利用之后，怎樣處理它們。眾所周知，金屬在我們的生活中是非常重要的。所有機器和其他工程構造都有金屬盡部件，其中一些還只能g金同組成。但是并不是所有的金屬都能夠用于工業(yè)上?！环Q為工程金屬。鐵跟碳(c)和其他元素結合形成合金的那些金屬，尤其他金屬發(fā)現(xiàn)有更大的用途。最重要的有色金屬是銅[c M)，鋁(A1)，沿(Pb)，鋅(zn)，錫Isn)。 然而，并不是所有金屬的強度都高，例如銅和鋁都頗為脆弱，但如果將銅、鋁混合在一起時，結果稱為銅、鋁合金即鋁青銅，這銅鋁合金比起純鋁來強度要高得多。以不同的方法生產(chǎn)不同的合金，但是幾乎所有的金屬都是以金屬礦的形式(鐵礦、銅礦等)被發(fā)現(xiàn)的。為了用金屬礦石來生產(chǎn)出一種盎屈，我們必須將雜質從金屬礦中分離出去，那就要靠冶煉來實現(xiàn)。這就意味著存在大量的各種各樣的金屬和有用的金屬物質可供選擇利用。最普通的金屬材料是鐵，銅，鋁，鎂，銀，欽，鉛，錫和鋅以及這些金屬的合金，例如：鋼，黃銅和青銅。較普遍的非金屬有木頭，磚，水泥，玻璃，橡膠和塑料。 雖然兩大類材料中，很可能金屬類材料總是更加重要，但非金屬類材料的相對重要性在迅速增強。許多情況下，金屬和非金屬之間的選擇是由所需要性能的考慮原則來確定的，兩種材料的性能都能滿足需要的時候，總成本就成了決定性因素。其中某些性能比如電、熱傳導性、密度，對于物種的確定的用途來說，在選擇材料時，其重要性是擺在首位的。這些機械性能關系到該材料在工作中對于各種載荷怎樣地起作用。 這些性能主要歸結到五大類：強度、硬度、彈性、延展性和韌性。升降機的鋼絲繩和建筑物的橫梁都必須具備這種性能。剪切工具(剪床)必須能抗磨損。 3．彈性——是材料彈回到原有形狀位置的能力。 4．延展性——材料承受永久變形而無型損的能力。 5．韌性——是吸收所施力的機械能的能力。有軌電車、火車車廂、汽車軸、錘子和類似的產(chǎn)品都需要有韌性。對于某種用途而言，這些性能使得塑料比傳統(tǒng)材料更為可取。金屈易受到天機酸的腐蝕，如硫酸和鹽酸。顏色必定只能涂到金屬的表面，而它可以服塑料混合為一體。大多數(shù)塑料不易傳熱導電。 在某一溫度下塑料是處于塑性狀態(tài)的，這就使塑料具備起道許多其他材料的主要優(yōu)點。 于此，若用其他材料則需要大量勞力和往往需要很費錢的加工工藝，比如，切割、成形、加工、裝配和裝飾。這些技術包括注塑模制，吹塑攝制．壓模，擠壓和真空成形等。這一制造過程可添加或不添加非金屬成份；可通過加壓或模壓成形；可在壓制時同時加熱或在制造后再進行加熱，能使金屆粉末形成一個粘結牢固的整體；加熱過程中粉末可不熔化，或只有低熔點成分熔化。盡管理論上可以用粉末冶金的方法制造任何晶體材料，但在許多情況下，生產(chǎn)合適的粉末已經(jīng)帶來限制，或者是因難于獲得足夠純度的粉末或者是因為經(jīng)濟上的原因。應用品體生長中的熱效應而生產(chǎn)出均勻的結晶體來。然而在稍低于任一組分的最低熔點的溫度下進行粉末冶金，通常緊跟著的就是施于冷壓*在模壓過程中，可利用介質的溫升，然后是在較高的溫度條件下，模壓的成形品就從壓模中脫出。模具的壽命和失效 正確的選擇模具材料和模具的制造技術，在很大程度上決定著成形模具的使用壽命。例如，由于磨損或塑性變形而使尺寸發(fā)生改變，表面損壞、光潔度降低、潤滑故隨和裂紋即破裂。 腐蝕，通常也叫做模具磨損，實際上模具由于受到壓力后模具表面上的材料發(fā)生剝落。 熱成形加工中會發(fā)生熱裂效應，熱疲勞都發(fā)生在模具模腔的表面。由于溫度梯度的急劇變化，這種接觸引起表面層的膨脹，而且表面層受到風應力的影響。當模具表面冷卻時，可發(fā)生反向應力，因而表面層將處于拉應力狀態(tài)。 模具破裂或產(chǎn)生裂紋是由于機械疲勞，并且是在模具過載和局部應力高等情況下發(fā)生的。 在給定的成形工藝條件下，模具材料的機械性能對模具壽命和模具的損壞影響很大。這樣，用于冷卻成形加工工藝的模具材料與用于熱成形加工的材料有著極大的區(qū)別。為著提供成本合理和具有令人滿意的壽命的模具，必須用合適的模具材料和用現(xiàn)代的制造方法來制造模具。機構和機器原理機構介紹機構的功用是作為機械作用的一個部分從一個剛體到另一個剛體傳送即傳遞運動。那是在回轉軸之間進行接觸傳動的嚙合構件。把輸入構件的均勻運動轉換成輸出構件的非均勻運動的裝置。運動鏈是一個構件系統(tǒng)裝置即若干個剛體，它們或者彼此鉸接或者互相接觸，方式上是允許它們彼此間產(chǎn)生相對運動。如果構件中的某一構件仍保持固定而使任一運動到達一新的位置而不會使其他各個構件運動到一個確定的預期的位置上的話，則該系統(tǒng)裝置是一個非約束運動鏈。連桿機構是由通常被認為是剛體構件或桿組成的，它們是以銷軸鉸接的，例如用柱銷（圓形的）或棱柱體銷軸鉸接，以便成形開式或閉式（回環(huán)式）的運動鏈。換句話說，機構是允許其“剛性構件”之間相對運動，而結構則不能。它們在機構學研究中將受到更多的關注。最簡單的封閉式的連桿機構就是四桿機構，四桿機構有三個運動構件（加上一個固定構件）并且有四個銷軸。輸出構件將一個移動鉸和另一個固定鉸連系起來。四桿機構若使一個或幾個構件無限長而產(chǎn)生某些特殊的構造。其以一個滑塊替換一個無限長的輸出件。有著另一種形式的四桿機構，其中滑塊是在一運動的構件上導移運動而不是在一固定構件上。雖然四桿機構和曲柄滑塊機構是非常有用而且在成千上萬的應用中都可找到。具有更多構件的連桿機構常常用于更多要求的情況中。要進行更復雜機構的運動分析：第一步是繪制一等效運動圖即示意圖。運動圖可用兩種形式中的一種：一是草圖（按比例畫出，但放大比例不精確），二是比例準確的運動圖（通常用于進一步分析其位置、位移、速度，加速度，力和扭矩傳遞等等）。機構運動分析的第二步：畫一個圖解圖，是要確定機構的自由度數(shù)。人們可以想象存在數(shù)以千計的不同類型的連桿機構。（球形運動副，螺旋副以及允許三維相對運動的其他連接尚未包括進去，這里，僅僅討論平行平面內的平面運動）。存在如何幫助人們控制所形成這些機構的規(guī)律嗎？實際上，大多數(shù)機構的任務是要求一個單一的輸入被傳遞到一個單一的輸出。例如，由直覺即可以看出：四桿機構就是一個單一自由度的連桿機構。在運動分析中，根據(jù)機構的幾何形狀加上可能知道的其特性（如輸入角、速度，角加速度等）來研究確定具體的機構。于此，選擇新機構的類型和尺寸是運動綜合的一個部分。雖然這些能力來自先天的創(chuàng)造性，然而更多的是因為掌握了從實踐中提高的技術。以下論述中的大部分內容集中討論連桿機構上，而該程序也適用于更復雜的連桿機構。關于四桿機構，有沒有要知道的有用的更多內容呢？的確是有的！這些包括格拉肖夫準則，變換的概念，死點的位置（分歧點），分支機構，傳動角，和他們的運動特征，包括位置，速度和加速度。曲柄搖桿機構的輸入構件，曲柄可旋轉通過360176。作為一個特例，在平行四桿機構中，輸入桿的長度等于輸出桿的長度，連接桿的長度和固定桿（機架）的長度，也是相等的。格拉肖夫準則（定理）表明：如果四桿機構中，任意兩桿之間能作連續(xù)相對轉動，那么，其最長桿長度與最短桿長度之和就小于或等于其余兩桿長度之和。運動變換的過程就是固定機構傳動鏈中的不同的桿件以產(chǎn)生不同的機構運動過程。哈登伯格（Hartenberg）說到：“運轉”是一個術語，其意義是傳給輸出構件的運動的有效性。雖然最終的輸出力或扭矩不僅是連桿幾何圖形的函數(shù)，而且一般也是動力或慣性力的結果，那常常是大到如靜態(tài)力的幾倍。在機構運動期間，傳動角的值在改變?？砂l(fā)生在特殊位置上。事實上，由于運動副摩擦的影響，一般根據(jù)實際經(jīng)驗，用比規(guī)定值大的傳動角去設計機構。一個決定性因素的值（它含有對于某個給定機構圖形，位置的輸出運動變量對輸入變量的導數(shù)）是該連桿機構在具體位置中的可動性的一個尺度。我們可研究一個關于四桿機構構件絕對角位置的分析表達式。實現(xiàn)機構速度分析的相對速度法即速度多邊形是幾種有效的方法之一。從該點到速度多邊形上的各點畫的線代表著該機構上相應各點的絕對速度。另外的方法就是瞬時中心法，即瞬心法，該方法是非常有用的而且常常是在復雜連桿機構分析時較快的方法。為了找出已知機構某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三中心理論就非常有用。機構各構件的加速度是令人感興趣的，因為它影響慣性力，繼而影響機器零件的應力、軸承載荷、振動和噪音。應注意的是：相對于固定回轉副的回轉剛體上的一點加速度分量通常有兩個。它的存在完全是由于角速度的變化率引起的。運動的綜合機構是形成許多機械裝置的基本幾何結構單元，這些機械裝置包括自動包裝機、打印機、機械玩具、紡織機械和其他機械等。機構的運動設計即運動的綜合，第一步常常是先設計整部機器。運動學家把運動學定義為“研究機構的運動和創(chuàng)建機構的方法”。已知一個機構，其構成的運動特性將由運動學分析來確定。目的是要找出位移、速度、加速度、沖擊或跳動（二階加速度），和可能發(fā)生的各構件的高階加速度以及所描述徑跡和由某些構件來實現(xiàn)的運動。這就是運動綜合的本質。運動綜合方面又可歸結為以下兩類：1．類型綜合。關于桿件數(shù)目和自由度的考慮通常被認為是類型綜合中被稱作為數(shù)量綜合的一個分支領域。運動綜合的第二個主要類型是通過目標法來確定的最佳方法。所謂重要的尺寸意思是指關于兩桿、三桿等的長度或桿間距離，構件數(shù)和軸線間的角度，凸輪輪廓尺寸，凸輪隨動件的直徑，偏心距，齒輪配額等等。對于運動綜合，慣例上有三個任務：函數(shù)生成，軌跡生成和運動生成。對于一個任意函數(shù)y＝f（x），一個運動綜合的任務可能是設計一個連桿機構使輸入和輸出建立起關系以便使得在xo＜x＜xn1的范圍內輸入按x運動，而輸出按y＝f（x）運動。當輸入件回轉到一個獨立x值時，在一個“黑箱”的機構中，使輸出構件轉到相對應的由函數(shù)y＝f（x）決定的數(shù)值上。各種不同的機構都可以包含在這個“黑箱”內，然而對于任意函數(shù)的無誤差生成，四桿機構是無能為力的，僅僅可能在有限精確度內與之相匹配。在軌跡生成機構中，在“浮動桿”上一個點要描畫一條相對于一個固定坐標系確定的軌跡。軌跡生成機構的一個例子就是設計來投擲棒球或網(wǎng)球的四桿機構。機械裝置設計中有著許多情形，在這些情形中既要導引剛體通過一系列規(guī)定的、受限制的獨立位置，又要在減少受限制而且獨立的位置的數(shù)目時，對運動體的速度和（或）加速度加以約束，那是必要的。作為被導引的物體通常是“浮動構件”的一部分，那不僅是預定點P的軌跡，也是通過該點并嵌入該物體內的線的轉動。預定方式裝料機的吊斗的運動是運動生成機構的另一個例子。因為其端口必須實現(xiàn)挖掘的運動軌跡，緊跟著要實現(xiàn)提升和傾瀉的軌跡。凸輪和齒輪凸輪裝置是把一種運動改變成另一種運動的方便裝置。凸輪的運動（通常是轉動）被傳遞給從動件作搖動或移動，或兩者均有。雖然凸輪和從動件可以為運動、軌跡和功能生成而設計，但其主要是用于利用凸輪和從動件作為功能生成構件。從動件可以用幾個方法分類：根據(jù)從動件的運動，例如移動或搖動來分類，根據(jù)平移式（直線）從動件運動是沿徑向的還是從凸輪軸中心偏心的和根據(jù)從動件接觸面的形狀（比如平面、輥子、點——刀尖式，球面，平面曲線或空間曲面）。隨動件的點就是產(chǎn)生節(jié)線的輥子中心的點。忽略摩擦影響，這法線方向跟凸輪與從動件之間接觸力方向是重合一致的。大壓力角將產(chǎn)生施加到從動件桿上的側向力，因摩擦力存在，那將勢必把從動件限制在導槽中。一個典型的例子將要求一個含有上升一停歇一返回和可能另一個停歇的周期，每階段經(jīng)過一個指定的角度，伴隨著一個所要求的從動件的位移，這個位移以厘米或度來度量。首先要做的決策就是要選擇凸輪從動件的類型。轉化為決策的某些因素有：幾何形狀條件，動力條件，環(huán)境條件和經(jīng)濟因素。因此，速度、加速度和在某些情況下，從動件位移的進一步的方案實屬極端重要。齒輪從一根回轉軸到另一回轉軸傳遞運動或傳遞運動到一傳動齒條。恒定角速比應用中必定是軸向傳動。由于使用非圓齒輪，非線性角速比也是很有用的。滿足嚙合基本規(guī)律的兩嚙合齒廓被稱為共軛齒廓。漸開線具有若干重要的優(yōu)點：它易于加工制造和一對漸開線齒輪之間的中心距可以變化而不改變速比，當使用漸開線齒廓時，可不要求精密的軸間公差。為了在平行軸條件下應用，通常使用直齒圓柱齒輪，平行軸斜齒輪或人字齒齒輪。對于非相交軸和非平行軸齒輪傳動，交錯軸螺旋齒輪，蝸桿蝸輪，端面齒輪、斜齒圓錐齒輪或準雙曲面齒輪將被選用。他們互相滾動而無滑動。頂隙是一個給定齒的齒根高（在節(jié)圓以下的齒高）大于與它相嚙合的齒輪的齒頂高的量（差值）。而齒側間隙是在節(jié)圓上的齒槽寬度大于其相嚙合齒輪在節(jié)圓上的齒厚的差值。零件也可以用熔焊、銅焊和夾緊連接。如果讓一個穿制服的人去選擇他能想象的機械設計方面最枯燥最不感興趣的學科的話，那么他就會選擇緊固件學科，即螺栓和螺帽。但是乏味的工作總是需要的。例如波音747，大約需要裝70000個鈦合金緊固件，全部大約要花150000美元；400000個具有精密公差的其他緊固件，大約要花250000美元；和30000個擠壓用鉚釘，價值每個50美分。節(jié)省設計和加工工具費用將找到一個預備市場，那將像Jumbo噴氣發(fā)動機增值那樣而增長價值。如果記住了這個基本事實，就將不難區(qū)別螺釘和螺栓。這樣螺釘是要在螺釘頭上施加扭矩來旋緊的。螺栓是靠在螺母上施加扭矩來旋緊的。這樣，在各種場合用鉆頭去鉆孔穿過兩塊鋼板，人們就會用螺栓和螺帽來連接它們，這可能是人們所希望的。當想要一個可以被拆開又不破壞被聯(lián)接零件的聯(lián)接時，而且這個聯(lián)接又要有足夠的強度以承受外拉力和剪力或這兩