机械专业英语部分文章翻译(文字版)

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1、第1课机械学的基本概念功是力乘以该力作用在物体上使物体移动的距离。功用公斤?米来表示。1公斤?米等于1 公斤力作用于物体上使物体移动1米的距离。例如，一项工作需要提升一台300公斤重的 设备到两米半髙的卡车上，那么就需要750公斤?米的功。由于没有一个人能直接举升 300公斤重，因此必须使用一种装置去调节所需的可以控制的作用力。常见的装置是一 个斜面一在这个例子中，一个倾斜在地面卡车之间的承载斜板. 如果斜板有10米长，摩 擦力忽略，那么就需要75公斤的力将机器滚上斜板。总功仍然是750公斤?米（用？5公 斤乘以10米），但作用力己经被改变，于是乎其所需的最大外力仅仅是75公斤。 使所需的作用

2、力减少，同时这个较小的作用力使所通过的距离增加，这样的装置被称为 力放大器。机器装置也可放大速度和距离。扫帚就是一个速度和距离放大器的例子。因 为它把在手柄上输人的力和距离在扫帚的尾部转变成较小的力和较长的距离。由于与输人距离的同样吋间里扫帚的尾部走过较大的距离.因此其速度也就增加了。机器装置除了 放大力和距离之外，也能改变运动的方向。 效率和机械效益是用来测定机械装置性能的。效率定义为输出的相对有用的机械功，它以占输人功的 分率来表示。效率总是要比100%小，因为运动零件之间有摩擦损失。像 刚才所举的那部机器的例子那样，如果某些人把该机器滚上斜板,他们可能发现那要花84 公斤的力。这9公斤的

3、差额就是需去克服滚子和轴承阻力的力。在这种情况下该机器装 置将具有效率。如果他们在没有滚子情况下，把冷冻机滑移上斜板，所需的力可能是215公斤或更大，那么效率就小于35%。理想机械效益是忽略摩擦损失并等于输人力移动 的距离除以负载移动的有效距离。作为力放大装置，输人的距离要比负载的距离大，而理想的机械效益是比1要大的。在承载斜板例子中，该理想机械效益是4，因为该输人距 离是10米，（斜板长度）而有效负载移距是2.5米（该负载移动的垂直距离。斜面就是 一个力放大装置。作为速度放大装置，输人距离是要比负载距离小的，而理想的机械效益亦比1要小。简易改变运动方向的机器装置具有一个等于1的理想机械效益。

4、其实际机 械效益包括了摩擦损失并等于实际输出力除以实际输人力。在承载斜板例子中的实际机械效益在有滚子条件下，大约是3.6，无滚子条件下，大约是1.4。第2课塑性理论的基本假设在金属成形中应用塑性理论的目的是要探索金属成形的塑性变形机理。这样，调研可提供以下的分析和判断： （a）金属的流动性(速度、应变和应变率),(b）温度和热传导，（c)材料强度的局部变化或流动应力和（(d）应 力，成形中的负载、压力和能量。这样变形机理就可提供决断：金属如何流动，借助塑性成形可如何去获得所 希望的几何形状以及用成形方法生产出的零件具有什么样的机械性能。 为了建立金属变形的可控制的数字模型（曲线图形），作出下几

5、个简化的但是合理的假设： 1)忽略弹性变形。然而当必要时，弹性复原（例如，弯曲回弹情况）和加工中的弹性弯曲例如，成形加工精 度非常接近公差）定要考虑； 2)作为一种连续体来考虑材料变形（如结晶，而晶间疏松和位错是不加考虑的； 3单向拉伸或压縮试验与多向变形条件下的流动应力相互有关； 4)各向异性和bauschinger效应忽略不计； 5体积保持恒定； 6用简化法来表示摩擦，如用coulombs定律法或用恒剪切应力法。这将在后面进行讨论。在压缩应力状态下的金属特性更加复杂。这可以从一金属圆柱体试样在两个模板之间被压缩时怎样发生变化的 分析中可以看得出来。当工件达到金属的屈服应力的应力状态时，塑性

6、变形就开始发生。当试样高度降低时， 试样随着横截面的增加而向外扩展。这种塑性变形在克服工件和模板的两端之间的摩擦力中发生。该金厲变形 状态是受到其复杂应力体系所支配。这应力体系可从单一的、单向的到三维的即三向发生变化。有一个由模板 施加的应力和有两个由摩擦反力引起的应力。如果模板与工件间无摩擦，工件就在单向压应力下发生屈服，正 像其受到拉伸载荷作用时的情形一样。而且压缩的屈服应力跟拉伸屈服应力极端一致。由于摩擦力的存在而改 变了这一状况，故需要更髙的应力才能引起屈服。为了找到拉伸屈服应力与三向应力状态下产生屈服时的应力 值之间的数量关系，已经做了很多尝试。对于所有的金属在三向载荷作用下的各种情

7、况下.包括各种塑性屈服试 验情况中均未发现单一的(应力，应变）关系.已经存在的若干个建议使用的塑性屈服理论，其中每一种理论只 能在一定的范围内有效。在考虑使用这些理论之前.研究三向应力体系并创立既利用数量关系又利用图解技术的 解题方法，那是必要的。对于三维应力状态.最方便而有效的方法就是利用莫尔圆，当研究塑性屈服的各种复杂 情况时，你可以很容易地运算和进行处理。第3课有限元优化的应 在结构日益复杂的情况下.当工程师们工作时，他们需要合理的，可靠的，快速而经济的设计工 具，过去二十多年里，有限元分析法己经成为判别和解决涉及这些复杂设计课题时的最常用方 法。 因为工程中的大多数设计任务都是可定量的

8、，所以实践上，为了快速找到一些可供选择的设计方案。计算机令繁琐的重复设计过程发生了深刻的变革。但是.即使是现在，许多工程师仍然使 用人工的试凑法。这样一种方法使得即使是很简单的设计任务也变得困难，因为通常它要花更长的时间，需要广泛的人机交互配合，且偏于用设计组的经验来设计。优化设计是以理论数 学的方法为基础，改进那些对于工程师来说过于复杂的设计，使其设计过程自动化。如果在一 部台式计算机平台上能实现自动优化设计，那就可以节省大量的时阆和金钱。优化设计的目的就是要将对象极大化或极小化.例如，重量或基频，主要受到频响和设计参数方向的约束。尺寸 和（或）结构形状决定着优化设计的方法。观察一下作为零件

9、优化设计过程.使它变得更容易理 解。第一歩，包括预处理分析和后处理分析，正像惯常使用的有限元分析（FEA）和计箅机辅 助设计（CAD)程序应用。(CAD)的特点在于根据设计参数建立了课题的几何图形。 第二步，定义优化目标和响应约束。而最后一步，反复自动调节设计作业。优化设计程序将允 许工程师们监督该设计歩骤和进度，必要时停止设计，改变设计条件和重新开始。一项优化设 计程序的功力取决于有效的预处理和分析能力。二维和三维设计的应用既需要自动进行也需要 设计参数的结网性能。因为在优化循环过程中，课题的几何条件和网格会改变，所以优化程序 必须包含误差估计和自适应控制。 修改、重配网格和重新估算模式“期

10、获取特定设计目标的实现是以输人初始设计数据开始的。 接着.是规定合适的公差并形成约束条件以获得最优结果，或最后改进设计，解决问魉。为了便 产品从简单轮廓图形到三维实体模型系统化、系列化，设计者必须广泛接触设计目标和特性约 束条件，为了易于确定而利用下列参数作为约束和目标函数的附加特性条件，也将是需要的： 重量、体积，位移、应力，应变，频率，通曲安全系数、温度、温度梯度和热通量。 此外，工程师们应该能够通过多学科的不同类型的优化分析使多种约束条件结合起来。例如设计者为了应力分析，可以进行热力处析和加热以变更温度.惧可将多种约束条件，诸如最高温度 、最大应力和变形联系在一起进行研究，然后规定一个所

11、希望的基本频率范围。目标函数代表 着整体模式或部分模式。甚至更重要的是通过说明重量或者成本因索，就应该能反映该模式的 各个部分的重要性。第4课金属 当有了其他各种材料，特别是有了塑料的今天，人类为什么仍然要使用如此之 多的金属材料呢？那是有益的吗？通常用一种材料，是因为它能提供所需的强 度，所需要的其他性能和低廉的费用。外观也是一个重要因。金属的主要优点 是它们所具有的强度和韧性。水泥可能是比较便宜的，并常用于建筑上，但就强度角度来说，即使是水泥le(-)ng然是取决于其内里的钢筋， 塑料比脚轻并且更能抗腐蚀，但它们通常强度不足。塑料的另一个问题就是利 用之后，怎样处理它们。金属物件常常可以打

12、碎并循环利用，而塑料只能废弃 或烧掉。众所周知，金属在我们的生活中是非常重要的。金属对于工业而言是 有巨大的重要性。所有机器和其他工程构造都有金属零部件，其中一些还只能 由金属组成。在地球上发现的所有元素中大约三分之二是金属元素。但是井不 是所有的金属都能够用于工业上。那些金属一我们用于工业上的金属一被称为工程金属。最重要的工程金属那就是铁（Fe)。铁跟碳（(C）和其他元素结合形 成合金的那些金属，比其他金属发现有更大的用途。铁与别的某些元素相结合 而组成的金属称为黑色金属；此外所有其他金属都称为有色金属。最重要的有色金属是铜（Cu）,铝（Al），铅(Pb)，锌（Zn),锡(Sn)。但是使用这

13、些有色金属 比使用黑色金属要少得多，因为黑色金属便宜得多。 然而，并不是所有金属的强度都髙，例如铜和铝都颇为脆弱，但如果将铜、铝 混合在一起吋，结果称为铜、铝合金即铝青铜，这铜铝合金比起纯铝来强度要 高得多。合金化是获得下列所需各种特殊性能的一种重要方法：如强度，韧性，抗磨性，磁性，髙电阻率抗腐蚀性。以不同的方法生产不同的合金，但是几 乎所有的金属都是以金属矿的形式（铁矿、铜矿等）被发现的。矿石是一种由 金属与某些杂质相混合而组成的矿物质。为了用金属矿石来生产出一种金属， 我们必须将杂质从金属矿中分离出去，那就要靠冶炼来实现。 提炼、生产和处理金属的种种方法，各个时代都在研究和发展，以满足工程

14、的 需要。这就意味着存在大量的各种各样的金属和有用的金属物质可供选择利用 。第5课金属和非金属材料在材料选择时所遇到的最普通的分类问题，大概是这种材料是金属材料还是非金属材 料。最普遍的金属材枓是铁，铜，铝，镁，镍，钛，铅，锡和锌以及这些金属的合金 ，例如：钢，黄铜和青铜。它们具有金属特性：光泽，热传导性和电传导性，有相应 的延展性，而杲些金属还具有良好磁性。较普遍的非金属有木头，砖，水泥， 玻璃 ，橡胶和塑料。他们性能变化很大，但它们通常几乎没有延展性，脆弱，比金属疏松 ，而且它们不具有导电性，具有较差的导热性。 虽然两大类材枓中，很可能金属类材科总是更加重要，伹非金属类材料的相对重要性 在

15、迅速增强。由于新的非金属材料几乎是在不断地发明创造之中，这一趋势将确定无 疑地继续下去。许多情况下，金属和非金属之间的选择是由所需要性能的考虑原则来 确定的，两种材料的性能都能满足需要的时候，总成本就成了决定性因素。 一种材料对于另一种材枓常常借助于其物理性质来加以区别，例如颜色、密度、比热 、热膨胀系数，电、热传导性能，磁性和熔点。其中某些性能比如电、热传导性、密 度，对于某种的确定的用途来说，在选择材料时， 其重要性是摆在首位的。描述一 种材料在机械应用中的表现的那些性能，对于工程师在设计中选择材料来说，往往更 为重要。这些机械性能关系到该材料在工作中对于各种载荷怎样地起作用。 机械性能是

16、材料对所施加的作用力的特性反应（响应）。这些性能主要归结到五大类 ：强度、硬度、弹性、延展性和韧性。 1.强度是材料抵抗外力作用的能力。升降机的钢丝绳和建筑物的横梁都必须 具备这种性能。 2.硬度是材料抵抗穿透和磨损的能力。剪切工具（剪床）必须能抗磨损。轧 钢机上的金属轧辊必须能抗穿透。 3.弹性一是材料弹回到原有形状位置的能力，所有的弹性材料都应具备这种性质 。 4.延展性材料承受永久变形而无裂损的能力。冲压和成形产品必须具备这种 性能。 5.韧性是吸枚所施力的机械能的能力。 强度和延展性决定着材料的韧性。有轨电车，火车车厢、汽车轴、锤子和类似的产品 都需要有韧性。第7课模具的寿命和失效 正确的选择模具材枓和模具的制造技术，在很大程度上决定着成形模具的使用寿命。为着某些原 因，模具可能不得不更换，例如，由于磨损或塑性变形而使尺寸发生改变，表面损坏，光洁度降 低、润滑故障和裂纹即破裂。在热压模锻中，模具失效的主要模式是腐蚀作用、热疲劳、机械疲 劳和永久性即塑性变形。 腐蚀，通