外文翻譯--關(guān)于機械【中英文文獻譯文】
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關(guān)于機械
機械設計是一門通過設計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應用技術(shù)科學。它涉及工程技術(shù)的各個領域,主要研究產(chǎn)品尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思,還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。設計人員或者機械設計工程師是指進行各種機械設計工作的人員。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。他們不僅在工作上要有創(chuàng)造性,而且必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎知識。
機械設計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。只有當發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益給人類帶來好處。因而,應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設計之前,必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。機械裝置和其它組件組成了機器。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置,例如:發(fā)動機、蝸輪機、車輛、起重機、印刷機、洗衣機、照相機和攝影機等。許多原則和設計方法適用于機器和非機器的設計。術(shù)語中的“機械裝置設計” 的含義要比“機械設計”的含義更為廣泛一些,機械裝置設計包括機械設計。在分析運動及設計結(jié)構(gòu)時,要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機械設計中。在機械工程領域中,以及其它工程領域中,所有這些都需要機械設備,比如:開關(guān)、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機等。一臺完整機器的設計是一個復雜的過程。
任何產(chǎn)品在設計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構(gòu)成材料。今天的設計師所使用許多的材料。非常重要的是對產(chǎn)品的功能,對它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇。對材料的特性必須事先作出仔細的評估。
仔細精確的計算是必要的,以確保設計的有效性。在任何失敗的情況下,最好知道在最初設計中有有缺陷的部件。計算(圖紙尺寸)檢查是非常重要的。一個小數(shù)點的位置放錯,就可以導致一個本可以完成的項目失敗。設計工作的各個方面都應該檢查和復查。在直齒圓柱齒輪的受力分析,力假設在一個單一的平面。我們將學習力量有三個維度的齒輪。這樣做的原因,在斜齒輪的情況下,是牙軸不平行的旋轉(zhuǎn)。而在案件錐齒輪,轉(zhuǎn)動軸不平行于對方。也有其他的原因,我們應該學習的。斜齒輪用于傳遞平行軸之間的運動。螺旋角每個齒輪都一樣,但一個齒輪必須有一個右手螺旋和其他左手螺旋。齒的形狀是一個漸開線螺旋面。如果一塊本文在一個平行四邊形的形狀是纏繞氣瓶,角紙張的邊緣成為螺旋。如果我們解開本文,在角上各點邊緣生成漸開線曲線。表面獲得了在邊緣的每點生成漸開線稱為漸開線。直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸是一路延伸到一條線的齒面。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點,它的變化進線為齒接觸到更多的接觸。在齒輪接觸線平行于軸的轉(zhuǎn)動;在斜齒輪,線是斜對面齒面的。正是這種漸進式的牙齒和順利交接從一個齒的另一個負載,使斜齒輪傳遞能力在高速重載。螺旋齒輪受軸軸承徑向和推力負荷。當推力負荷變高或令人反感的其他的原因,它可能是可取的使用雙螺旋齒輪。雙螺旋齒輪(人字)相當于相反的兩個斜齒輪,安裝方在同一軸側(cè)。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用,這樣就消除了推力負荷。當兩個或兩個以上的單螺旋齒輪裝在同一軸,齒輪的齒向應選擇以便產(chǎn)生最小的軸向推力。交錯軸斜齒輪,或螺旋形的,是那些在其中軸中心線既不平行,也不相交。交錯軸斜齒有點害怕互相接觸,從而改變線接觸齒輪磨損。為因此他們將進行小的載荷和主要用于儀器應用,是絕對不推薦使用傳輸功率。有一個交叉合力之間的差異加州齒輪和斜齒輪,直到他們被安裝在彼此嚙合。他們以同樣的方式制造。一對嚙合的交錯軸斜齒輪通常具有相同的手;那是,右手驅(qū)動跟右旋從動。在交錯軸斜齒輪的設計,最小的滑動速度時獲得螺旋角是相等的。然而,當螺旋角不相等,齒輪與大螺旋角應使用如果兩個齒輪具有相同的驅(qū)動程序手。蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。小齒輪或蝸桿有少數(shù)齒,通常為一到四,由于它們完全纏繞在節(jié)它們被稱為螺紋氣缸。其配對齒輪稱為蝸輪,它是不是一個真正的螺旋齒輪。蝸桿和蝸輪是用來提供高角速度減少相交軸之間通常是在直角。蝸輪不是一個螺旋齒輪,因為它面對的是凹在擬合階蝸桿曲率為線接觸而不是點接觸。然而,蝸桿傳動的缺點是高的滑動速度在牙齒,正像交錯軸斜齒輪那樣。蝸桿傳動是單或雙包絡。單包圍機構(gòu)是一個齒輪環(huán)繞或部分包圍蝸輪..傳動裝置其中每個元素的局部封閉等,當然,一雙包絡蝸桿傳動。這兩者之間的重要區(qū)別是,接觸區(qū)的存在雙圓弧齒輪的齒之間只有之間的線接觸單圓弧齒輪。蝸桿和蝸輪的一套具有相同的手正像交錯軸斜齒輪的螺旋角,但通常是完全不同的。在蝸桿的螺旋角一般都相當大,這對齒輪非常小。因此,它通常是指定在蝸桿的導角,這是蝸桿的螺旋角的補充,和螺旋角對齒輪;兩個角度平等軸角為90華氏度。。蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。小齒輪或蝸桿有少數(shù)齒,通常為一到四,由于它們完全纏繞在節(jié)它們被稱為螺紋氣缸。其配對齒輪稱為蝸輪,它是不是一個真正的螺旋齒輪。蝸桿和蝸輪是用來提供高角速度減少相交軸之間通常是在直角。蝸輪不是一個螺旋齒輪,因為它面對的是凹在擬合階蝸桿曲率為線接觸而不是點接觸。然而,蝸桿傳動的缺點是高的滑動速度在牙齒,正像交錯軸斜齒輪那樣。蝸桿傳動是單或雙包絡。單包圍機構(gòu)是一個齒輪環(huán)繞或部分包圍蝸輪.傳動裝置其中每個元素的局部封閉等,當然,一雙包絡蝸桿傳動。這兩者之間的重要區(qū)別是,接觸區(qū)的存在雙圓弧齒輪的齒之間只有之間的線接觸單圓弧齒輪。蝸桿和蝸輪的一套具有相同的手正像交錯軸斜齒輪的螺旋角,但通常是完全不同的。在蝸桿的螺旋角一般都相當大,這對齒輪非常小。因此,它通常是指定在蝸桿的導角,這是蝸桿的螺旋角的補充,和螺旋角對齒輪;兩個角度平等軸角為90華氏度。當齒輪是用來傳遞相交軸之間的運動,一些錐齒輪是必需的。雖然錐齒輪通常由軸角90度,他們可以為幾乎任何軸角產(chǎn)生。輪齒可以鑄,研磨,或產(chǎn)生的。只有牙齒產(chǎn)生可歸類為準確。在一個典型的錐安裝一個齒輪,齒輪常常裝于支承的外側(cè)。這意味著該軸偏轉(zhuǎn)可以更明顯,在接觸一個更大的影響牙齒。另一個困難,發(fā)生在錐齒輪的應力預測牙齒,牙齒是錐形的是事實。它常常是可取的,在汽車有差別的應用情況,有類似的傳動裝置,以錐齒輪,但隨著軸偏移。這種齒輪是所謂的準雙曲面齒輪,因為他們的瀝青表面更新?lián)Q代的革命。這種齒輪之間的齒行動是滾動和滑動沿著一結(jié)合一條直線,有很多共同之處,與蝸輪齒輪。一個軸旋轉(zhuǎn)或靜止的部件,通常是圓形的橫截面,具有上安裝像齒輪,皮帶輪,飛輪,鏈輪曲柄,其他動力傳動元件。軸能夠承受彎曲,拉伸,壓縮,或扭轉(zhuǎn)載荷,單獨或組合與另一個。它們結(jié)合時,人們期望找到靜強度和疲勞是重要的設計考慮,因為一個單一的軸可以承受靜應力,徹底扭轉(zhuǎn),并一再強調(diào),所有代理在同一時間?!拜S”涵蓋了許多變化,如軸和主軸。曲柄連桿是一個軸,枯萎靜止或旋轉(zhuǎn),也沒有受到扭轉(zhuǎn)負荷。一件襯衫轉(zhuǎn)軸是通常被稱為主軸。當橫向或扭轉(zhuǎn)變形軸必須保持關(guān)閉的限制,其尺寸應根據(jù)變形分析之前應力。這樣做的原因是,如果軸是足夠的剛性,使撓曲不太大,很可能由此產(chǎn)生的應力是安全的。但決不意味著設計者要假設他們是安全的;它幾乎是總是要計算他們讓他知道他們是在可接受的范圍內(nèi)。只要有可能,動力傳動元件,如齒輪或皮帶輪,應是靠近配套軸承,這降低了彎矩,并因此,偏轉(zhuǎn)和彎曲應力。雖然米塞斯Hencky古德曼方法是很難使用的軸的設計,這可能是最接近實際的預測失敗。因此,它是一個很好的方式.檢查井已設計或發(fā)現(xiàn)為什么某軸在使用中失敗了。此外,還有相當數(shù)量的軸的設計問題,在這方面是很有限的考慮,如剛度,它僅僅是必要的設計師發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)于圓角尺寸,熱處理,表面光潔度和否噴丸是必要的為了達到規(guī)定的壽命和可靠性。由于他們的功能相似,離合器和制動器的待遇在一起。在摩擦離合器或制動器的簡化動態(tài)表示,兩I1和I2在各自的角速度w1和w2,一這可能是零在制動情況下,可以通過給相同的速度離合器或制動器?;频陌l(fā)生是因為兩個因素是運行在不同的速度和能量消耗在動,導致在一個溫度上升。在分析這些裝置的性能,我們將有興趣的驅(qū)動力,傳遞的扭矩,能量損失和溫度上升。所傳遞的扭矩是與驅(qū)動力,這摩擦系數(shù),和離合器或制動器的幾何。這是問題在靜態(tài)的,這將需要單獨研究為幾何構(gòu)型。然而,溫升與能量損失和研究可以不考慮制動器或離合器的類型,因為幾何的興趣是散熱面。加工過程中有兩個方面的認識。低成本生產(chǎn)小組。為鑄造,鍛造和壓力加工,一個特定的形狀,每一個生產(chǎn)工件,即使是一個零件,幾乎都要花費成本高的處理。焊接依賴的結(jié)構(gòu)形狀,在很大程度上,取決于有效的在原材料的形式。在一般情況下,通過使用昂貴的設備沒有特殊的加工條件下,幾乎可以是任何類型的原料,機械加工將原材料加工成任意的結(jié)構(gòu)形狀,只要外部尺寸足夠大,它是可能的。因為生產(chǎn)一個零件,甚至當零件和結(jié)構(gòu)生產(chǎn)批次的大小適合于原鑄造,鍛造或壓力加工來生產(chǎn)的,但通常更喜歡加工。嚴密的精度和良好的表面光潔度,機械加工的第二個目的是建立了高精度和表面光潔度的基礎上。許多地方,如果任何其他生產(chǎn)資料屬于大批量生產(chǎn),良好的機械加工是一種耐受性低,能滿足要求的小批量生產(chǎn)生產(chǎn)。此外,在較粗的生產(chǎn)加工工藝的許多部分為了提高其一般表面形狀。它僅僅是在需要高精度的選擇只有表面加工。例如,線程,除了機械處理,幾乎沒有其他的處理方法進行處理。另一個例子是鐵匠的工件上的小孔加工,以及培訓進行的機械加工完成后立即。主要的切削參數(shù)切削中工件與刀具之間基于以下的基本關(guān)系四個要素來充分描述:刀具的幾何形狀,切削速度,進給速度,深度和刀具的滲透。切削刀具必須用一種合適的材料來制造,它必須堅強,堅強,堅硬耐磨。刀具的幾何形狀——尖的平面和刀具角度特征——每個切削過程必須是正確的。切削速度對工件表面的速率的切削刃,它是以每分鐘英寸顯示。為了有效地處理,和切割速度必須適應具體零件的水平——刀。通常,工件材料越硬,率降低。
微觀看改造的必要性
從微觀上看,數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。
可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
由于計算機有高超的運算能力,可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量,因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
可以實現(xiàn)加工的自動化,而且是柔性自動化,從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力,可以將輸入的程序記住和存儲下來,然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行,從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序,就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化,故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。
擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能,因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。
由以上五條派生的好處。
如:降低了工人的勞動強度,節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,是一個極為重大的突破。此外,機床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎技術(shù)。
宏觀看改造的必要性
從宏觀上看,工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè),在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質(zhì)是,采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外,還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù),包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化),最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中,數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%,而日本在1994年已達20.8%,因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。
機床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場
機床數(shù)控化改造的市場
我國目前機床總量380余萬臺,而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺,即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來,我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6~0.8萬臺,年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國機床役齡10年以上的占60%以上;10年以下的機床中,自動/半自動機床不到20%,F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)??梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長,從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力,直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。
進口設備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場
我國自改革開放以來,很多企業(yè)從國外引進技術(shù)、設備和生產(chǎn)線進行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計,從1979~1988年10年間,全國引進技術(shù)改造項目就有18446項,大約165.8億美元。
這些項目中,大部分項目為我國的經(jīng)濟建設發(fā)揮了應有的作用。但是有的引進項目由于種種原因,設備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn),甚至癱瘓,使企業(yè)的效益受到影響,嚴重的使企業(yè)陷入困境。一些設備、生產(chǎn)線從國外引進以后,有的消化吸收不好,備件不全,維護不當,結(jié)果運轉(zhuǎn)不良;有的引進時只注意引進設備、儀器、生產(chǎn)線,忽視軟件、工藝、管理等,造成項目不完整,設備潛力不能發(fā)揮;有的甚至不能啟動運行,沒有發(fā)揮應有的作用;有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好,但是因為設備故障不能達產(chǎn)達標;有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損;有的已引進較長時間,需要進行技術(shù)更新。種種原因使有的設備不僅沒有創(chuàng)造財富,反而消耗著財富。
這些不能使用的設備、生產(chǎn)線是個包袱,也是一批很大的存量資產(chǎn),修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點,解決關(guān)鍵技術(shù)問題,就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn),爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。
數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺
國外改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等發(fā)達國家,它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè),生意盎然,正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步,機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè),也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國,用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場,已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國,機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有:Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本,機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有:大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
數(shù)控化改造的內(nèi)容
機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點:
其一是恢復原功能,對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復;其二是NC化,在普通機床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成NC機床、CNC機床;其三是翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復原精度;對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新;其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術(shù),在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
數(shù)控化改造的優(yōu)缺
減少投資額、交貨期短
同購置新機床相比,一般可以節(jié)省60%~80%的費用,改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造,只花新機床購置費用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢,往往改造成本提高2~3倍,與購置新機床相比,只能節(jié)省投資50%左右。
機械性能穩(wěn)定可靠,結(jié)構(gòu)受限
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