機械外文翻譯---故障的分析、尺寸的決定以及凸輪的分析和應用

1、<p><b>　　附錄1 中文翻譯</b></p><p>　　故障的分析、尺寸的決定以及凸輪的分析和應用</p><p><b>　　前言介紹：</b></p><p>　　作為一名設計工程師有必要知道零件如何發(fā)生和為什么會發(fā)生故障，以便通過進行最低限度的維修以保證機器的可靠性。有時一次零件的故障或者失效可能

2、是很嚴重的一件事情，比如，當一輛汽車正在高速行駛的時候，突然汽車的輪胎發(fā)生爆炸等。另一方面，一個零件發(fā)生故障也可能只是一件微不足道的小事，只是給你造成了一點小麻煩。一個例子是在一個汽車冷卻系統(tǒng)里的暖氣裝置軟管的松動。后者發(fā)生的這次故障造成的結(jié)果通常只不過是一些暖氣裝置里冷卻劑的損失，是一種很容易被發(fā)現(xiàn)并且被改正的情況。</p><p>　　能夠被零件進行吸收的載荷是相當重要的。一般說來，與靜載重相比較，有兩個相反

3、方向的動載荷將會引起更大的問題，因此，疲勞強度必須被考慮。另一個關鍵是材料是可延展性的還是脆性的。例如，脆的材料被認為在存在疲勞的地方是不能夠被使用的。</p><p>　　很多人錯誤的把一個零件發(fā)生故障或者失效理解成這樣就意味著一個零件遭到了實際的物理破損。無論如何，一名設計工程師必須從一個更廣泛的范圍來考慮和理解變形是究竟如何發(fā)生的。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。發(fā)生了過度的變形，但

4、并沒有產(chǎn)生裂縫，也可能會引起一臺機器出毛病，因為發(fā)生畸變的零件會干擾下一個零件的移動。因此，每當它不能夠再履行它要求達到的性能的時候，一個零件就都算是被毀壞了（即使它的表面沒有被損毀）。有時故障可能是由于兩個兩個相互搭配的零件之間的不正常的磨擦或者異常的振動引起的。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一種材料的塑性流動。此外，一個零件的實際形狀可能會引起故障的發(fā)生。例如，應力的集中可能就是由于輪廓的突然變化引

5、起的，這一點也需要被考慮到。當有用兩個相反方向的動載荷，材料不具有很好的可延展性時，對應力考慮的評估就特別重要。</p><p>　　一般說來，設計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：</p><p><b>　　——壓力</b></p><p><b>　　——變形</b></p>&l

6、t;p><b>　　——磨損</b></p><p><b>　　——腐蝕</b></p><p><b>　　——振動</b></p><p><b>　　——環(huán)境破壞</b></p><p><b>　　——固定設備松動</b&g

7、t;</p><p>　　在選擇零件的大小與形狀的時候，也必須考慮到一些可能會產(chǎn)生外部負載影響的空間因素，例如幾何學間斷性，為了達到要求的外形輪廓及使用相關的連接件，也會產(chǎn)生相應的殘余應力。</p><p>　　凸輪是被應用的最廣泛的機械結(jié)構(gòu)之一。凸輪是一種僅僅有兩個組件構(gòu)成的設備。主動件本身就是凸輪，而輸出件被稱為從動件。通過使用凸輪，一個簡單的輸入動作可以被修改成幾乎可以想像得到的任何

8、輸出運動。常見的一些關于凸輪應用的例子有：</p><p>　　——凸輪軸和汽車發(fā)動機工程的裝配</p><p><b>　　——專用機床</b></p><p><b>　　——自動電唱機</b></p><p><b>　　——印刷機</b></p><

9、p><b>　　——自動的洗衣機</b></p><p><b>　　——自動的洗碗機</b></p><p>　　高速凸輪(凸輪超過1000 rpm的速度)的輪廓必須從數(shù)學意義上來定義。無論如何，大多數(shù)凸輪以低速(少于500 rpm)運行而中速的凸輪可以通過一個大比例的圖形表示出來。一般說來，凸輪的速度和輸出負載越大，凸輪的輪廓在被床上被

10、加工時就一定要更加精密。</p><p><b>　　材料的設計屬性</b></p><p>　　當他們與抗拉的試驗有關時，材料的下列設計特性被定義如下。</p><p><b>　　靜強度：</b></p><p>　　一個零件的強度是指零件在不會失去它被要求的能力的前提下能夠承受的最大應力。因此

11、靜強度可以被認為是大約等于比例極限，從理論上來說，我們可以認為在這種情況下，材料沒有發(fā)生塑性變形和物理破壞。</p><p><b>　　剛度：</b></p><p>　　剛度是指材料抵抗變形的一種屬性。這條斜的模數(shù)線以及彈性模數(shù)是一種衡量材料的剛度的一種方法。</p><p><b>　　彈性：</b></p&g

12、t;<p>　　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。吸收的能量的多少可以通過下面彈性區(qū)域內(nèi)的應力圖表來描述出來。</p><p><b>　　韌性：</b></p><p>　　韌性和彈性是兩種相似的特性。無論如何，韌性是一種可以吸收能量并且不會發(fā)生破裂的能力。因此可以通過應力圖里面的總面積來描述韌性，就像用圖2.8 b 描繪的

13、那樣。顯而易見，脆性材料的韌性和彈性非常低，并且大約相等。</p><p><b>　　脆性：</b></p><p>　　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。脆性的材料一般被認為不適合用來做機床的零部件，因為當遇到由軸肩，孔，槽，或者鍵槽等幾何應力集中源引起的高的應力時，脆性材料是無法來產(chǎn)生局部屈服的現(xiàn)象以適應高的應力環(huán)境的。<

14、;/p><p><b>　　延展性：</b></p><p>　　一種延展性材料會在破裂之前表現(xiàn)出很大程度上的塑性變形現(xiàn)象。延展性是通過可延展的零件在發(fā)生破裂前后的面積和長度的百分比來測量的。一個在發(fā)生破裂的零件，其伸長量如果為5%，則認為該伸長量就是可延展性和脆性材料分界線。</p><p><b>　　可鍛性：</b>&l

15、t;/p><p>　　可鍛性從根本上來說是指材料的一種在承受擠壓或壓縮是可以發(fā)生塑性變形的能力，同時，它也是一種在金屬被滾壓成鋼板時所需金屬的重要性能。</p><p><b>　　硬度：</b></p><p>　　一種材料的硬度是指它抵抗擠壓或者拉伸它的能力。一般說來，材料越硬，它的脆性也越大，因此，彈性越小。同樣，一種材料的極限強度粗略與它的

16、硬度成正比。</p><p><b>　　附錄2 英文原文</b></p><p>　　Failure Analysis，Dimensional Determination And Analysis，Applications Of Cams</p><p>　　INTRODUCTION</p><p>　　It is a

17、bsolutely 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 aut

18、omobile 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 usuall

19、y the loss of some radiator coolant，a condition that </p><p>　　The type of load a part absorbs is just as significant as the magnitude．Generally speaking，dynamic loads with direction reversals cause greater

20、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 i

21、s involved．</p><p>　　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 o

22、ccurs．A ductile material，however will deform a large amount prior to rupture．Excessive deformation，without fracture，may cause a machine to fail because the deformed part interferes with a moving second part．Therefore，a p

23、art fails(even if it has not physically broken)whenever it no longer fulfills its required fun</p><p>　　In general，the design engineer must consider all possible modes of failure，which include the following．

24、</p><p><b>　　——Stress</b></p><p>　　——Deformation</p><p><b>　　——Wear</b></p><p>　　——Corrosion</p><p>　　——Vibration</p><p&

25、gt;　　——Environmental damage</p><p>　　——Loosening of fastening devices</p><p>　　The part sizes and shapes selected also must take into account many dimensional factors that produce external load

26、effects，such as geometric discontinuities，residual stresses due to forming of desired contours，and the application of interference fit joints．</p><p>　　Cams are among the most versatile mechanisms available．

27、A cam is a simple two-member 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 motio

28、n that is desired．Some of the common applications of cams are</p><p>　　——Camshaft and distributor shaft of automotive engine</p><p>　　——Production machine tools</p><p>　　——Automatic

29、 record players</p><p>　　——Printing machines</p><p>　　——Automatic washing machines</p><p>　　——Automatic dishwashers</p><p>　　The contour of high-speed cams (cam speed i

30、n excess of 1000 rpm) must be determined mathematically．However，the vast majority of cams operate at low speeds(less than 500 rpm) or medium-speed cams can be determined graphically using a large-scale layout．In general，

31、the greater the cam speed and output load，the greater must be the precision with which the cam contour is machined．</p><p>　　DESIGN PROPERTIES OF MATERIALS</p><p>　　The following design properti

32、es of materials are defined as they relate to the tensile test．</p><p>　　Figure 2.7</p><p>　　Static Strength．The strength of a part is the maximum stress that the part can sustain without losin

33、g its ability to perform its required function．Thus the static strength may be considered to be approximately equal to the proportional limit，since no plastic deformation takes place and no damage theoretically is done t

34、o the material．</p><p>　　Stiffness．Stiffness is the deformation-resisting property of a material．The slope of the modulus line and，hence，the modulus of elasticity are measures of the stiffness of a material

35、．</p><p>　　Resilience．Resilience is the property of a material that permits it to absorb energy without permanent deformation．The amount of energy absorbed is represented by the area underneath the stress-s

36、train diagram within the elastic region．</p><p>　　Toughness．Resilience and toughness are similar properties．However，toughness is the ability to absorb energy without rupture．Thus toughness is represented by

37、 the total area underneath the stress-strain diagram， as depicted in Figure 2．8b．Obviously，the toughness and resilience of brittle materials are very low and are approximately equal．</p><p>　　Brittleness．A

38、 brittle material is one that ruptures before any appreciable plastic deformation takes place．Brittle materials are generally considered undesirable for machine components because they are unable to yield locally at loca

39、tions of high stress because of geometric stress raisers such as shoulders，holes，notches，or keyways．</p><p>　　Ductility．A ductility material exhibits a large amount of plastic deformation prior to rupture．

40、Ductility is measured by the percent of area and percent elongation of a part loaded to rupture．A 5%elongation at rupture is considered to be the dividing line between ductile and brittle materials．</p><p>　

41、　Malleability．Malleability is essentially a measure of the compressive ductility of a material and，as such，is an important characteristic of metals that are to be rolled into sheets．</p><p>　　Figure 2.8<

42、/p><p>　　Hardness．The hardness of a material is its ability to resist indentation or scratching．Generally speaking，the harder a material，the more brittle it is and，hence，the less resilient．Also，the ultimate s