機(jī)械零件失效形式及其對(duì)策零件的變形及其對(duì)策課件

1.3機(jī)械零件失效形式及其對(duì)策1.3.2零件的變形及其對(duì)策1.3機(jī)械零件失效形式及其對(duì)策1.3.2零件的變形及其對(duì)引入策略機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要原因，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆，如各類傳動(dòng)軸的彎曲變形、橋式起重機(jī)主梁在變形下?lián)锨蚺で⑵嚧罅旱呐で冃?、彈簧的變形等。變形量隨著時(shí)間的增加，逐漸改變了產(chǎn)品的初始參數(shù);當(dāng)超過(guò)允許極限時(shí)，將喪失規(guī)定的功能。機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆。引入策略機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺學(xué)習(xí)內(nèi)容一、零件的變形機(jī)械零件或構(gòu)件的變形可分為彈性變形和塑性變形兩大類。1.彈性變形金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。彈性變形的特點(diǎn)如下所述。1)當(dāng)外力去除后，零件變形消除，恢復(fù)原狀。學(xué)習(xí)內(nèi)容一、零件的變形2)材料彈性變形時(shí)，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，它表示材料對(duì)彈性變形的阻力。在其他條件相同時(shí)，材料的彈性模量越高，由這種材料制成的機(jī)械零件或構(gòu)件的剛度便越高，在受到外力作用時(shí)保持其固有的尺寸和形狀的能力就越強(qiáng)。2)材料彈性變形時(shí)，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，它3)彈性變形量很小，一般不超過(guò)材料原長(zhǎng)度的O.1%"-'1.0%。在金屬零件使用過(guò)程中，若產(chǎn)生超量彈性變形(超量彈性變形是指超過(guò)設(shè)計(jì)允許的彈性變形)，則會(huì)影響零件正常工作。例如：當(dāng)傳動(dòng)軸工作時(shí)，超量彈性變形會(huì)引起軸上齒輪啃合狀況惡化，影響齒輪和支承它的滾動(dòng)軸承的工作壽命;機(jī)床導(dǎo)軌或主軸超量彈性變形，會(huì)引起加工精度降低甚至不能滿足加工精度b因此，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，防止超量彈性變形是十分必要的。除了正確設(shè)計(jì)外，正確使用也十分重要，應(yīng)嚴(yán)防超載運(yùn)行，注意運(yùn)行溫度規(guī)范，防止熱變形等。3)彈性變形量很小，一般不超過(guò)材料原長(zhǎng)度的O.1%"-2.塑性變形塑性變形又稱為永久變形，是指機(jī)械零件在外加載荷去除后留下來(lái)的一部分不可恢復(fù)的變形。塑性變形的特點(diǎn)如下所述。第一，引起材料的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。第二，較大的塑性變形會(huì)使多晶體的各向同性遭到破壞而表現(xiàn)出各向異性，金屬產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。2.塑性變形第三，多晶體在塑性變形時(shí)，各晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變形是不均勻的，當(dāng)外力去除后各晶粒的彈性恢復(fù)也不一樣，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。第四，塑性變形使原子活潑能力提高，造成金屬的耐腐蝕性下降。金屬零件的塑性變形從宏觀形貌特征上看，主要有翹曲變形、體積變形和時(shí)效變形三種形式。第三，多晶體在塑性變形時(shí)，各晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變(1)翹曲變形當(dāng)金屬零件本身受到某種應(yīng)力(如機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力或組織應(yīng)力等)的作用，其實(shí)際應(yīng)力值超過(guò)了金屬在該狀態(tài)下的拉伸屈服強(qiáng)度或壓縮屈服強(qiáng)度后，就會(huì)產(chǎn)生呈翹曲、橢圓或歪扭的塑性變形。因此，金屬零件產(chǎn)生翹曲變形是它自身受復(fù)雜應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。翹曲變形常見(jiàn)于細(xì)長(zhǎng)軸類、薄板狀零件以及薄壁的環(huán)形和套類零件。(1)翹曲變形(2)體積變形金屬零件在受熱與冷卻過(guò)程中，由于金相組織轉(zhuǎn)變引起比容變化，導(dǎo)致金屬零件體積脹縮的現(xiàn)象稱為體積變形。例如，鋼件洋火相變時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體時(shí)比容增大，體積膨脹，洋火相變后殘留奧氏體的比容減小，體積收縮。馬氏體形成時(shí)的體積變化程度，與洋火相變時(shí)馬氏體中的含碳量有關(guān)。鋼件中含碳量越多，形成馬氏體時(shí)的比容變化越大，膨脹量也越大。此外，鋼中碳化物不均勻分布往往會(huì)增大變形程度。(2)體積變形(3)時(shí)效變形鋼件熱處理后產(chǎn)生不穩(wěn)定組織，由此引起的內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài);鑄件在鑄造過(guò)程中形成的鑄造內(nèi)應(yīng)力也處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在常溫下較長(zhǎng)時(shí)間的放置或使用，不穩(wěn)定狀態(tài)的應(yīng)力會(huì)逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，并趨于穩(wěn)定，由此伴隨產(chǎn)生的變形稱為時(shí)效變形。塑性變形導(dǎo)致機(jī)械零件各部分尺寸和外形的變化，將引起一系列不良后果。(3)時(shí)效變形例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，甚至使主軸不能工作。零件的局部塑性變形雖然不像零件的整體塑性變形會(huì)引起明顯失效，但也是引起零件失效的重要形式之一。如鍵連接、花鍵連接、擋塊和銷釘?shù)?，由于靜壓力作用，通常會(huì)引起配合的一方或雙方的接觸面擠壓(局部塑性變形)，隨著擠壓變形的增大，特別是那些能夠反向運(yùn)動(dòng)的零件將引起沖擊，使原配合關(guān)系破壞的過(guò)程加劇，從而導(dǎo)致機(jī)械零件失效。例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，二、防止和減少機(jī)械零件變形的對(duì)策變形是不可避免的，我們可從下列四個(gè)方面采取相應(yīng)的對(duì)策防止和減少機(jī)械零件

變形。(1)設(shè)計(jì)方面設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸與修理等問(wèn)題。二、防止和減少機(jī)械零件變形的對(duì)策1)正確選用材料，注意工藝性能。如鑄造的流動(dòng)性、收縮性，鍛造的可鍛性、冷徽性，焊接的冷裂、熱裂傾向性，機(jī)加工的可切削性，熱處理的洋透性、冷脆性等。2)合理布置零件，改善零件的受力狀況。選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，盡量使零件壁厚均勻，可以減少熱加工時(shí)的變形。例如，避免尖角，棱角改為圓角、倒角;厚薄懸殊的部分可開(kāi)工藝孔或加厚太薄的地方:安排好孔洞位置，把盲孔改為通孔等。形狀復(fù)雜的零件在可能條件下采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)，改善受力狀況。1)正確選用材料，注意工藝性能。如鑄造的流動(dòng)性、收縮性，鍛造3)在設(shè)計(jì)中，注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，以減少制造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力和變形。

(2)制造方面在制定毛坯制造工藝時(shí)，要重視變形的問(wèn)題，采取各種工藝措施，以減少毛坯的殘余應(yīng)力。在毛坯制成后以及以后的機(jī)械加工過(guò)程中，必須安排足夠的消除內(nèi)應(yīng)力的工序，力求減少零件中的殘余內(nèi)應(yīng)力。3)在設(shè)計(jì)中，注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，以減少制造時(shí)的在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，要在工序、工步的安排上，工藝裝備和操作上采取減少變形的工藝措施。例如，粗精加工分開(kāi)的原則，在粗精加工中間留出一段存放時(shí)間，以利于消除內(nèi)應(yīng)力。在加工和修理過(guò)程中要減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，保留加工基準(zhǔn)以便維修時(shí)使用，減少維修加工中因基準(zhǔn)不統(tǒng)一而造成的誤差。對(duì)于經(jīng)過(guò)熱處理的零件來(lái)說(shuō)，注意預(yù)留加工余量、調(diào)整加工尺寸。預(yù)加變形非常必要，在知道零件的變形規(guī)律之后，可預(yù)先加以反向變形量，經(jīng)熱處理后兩者抵消;也可預(yù)加應(yīng)力或控制應(yīng)力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合要求，達(dá)到減少變形的目的。在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，要在工序、工步的安排上，工藝裝(3)修理方面在修理中，既要滿足恢復(fù)零件的尺寸、配合精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求，還要檢查和修復(fù)主要零件的形狀、位置誤差。為了盡量減少零件在修理中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，應(yīng)當(dāng)制定出與變形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、好用的專用量具和工夾具，同時(shí)注意大力推廣"三新"技術(shù)，特別是新的修復(fù)技術(shù)，如刷鍍、粘接等。(4)使用方面使用方面包括加強(qiáng)設(shè)備管理，制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢查和維護(hù)，不超負(fù)荷運(yùn)行，避免局部超載或過(guò)熱等。(3)修理方面學(xué)習(xí)評(píng)測(cè)填空題1.故障可以從不同角度進(jìn)行分為

和永久性故障。2.按故障表現(xiàn)形式分為功能故障和

。學(xué)習(xí)評(píng)測(cè)填空題總結(jié)評(píng)價(jià)小結(jié)：1.彈性變形和塑性變形的特點(diǎn)2.防止和減少機(jī)械零件變形的對(duì)策作業(yè)：習(xí)題冊(cè)相關(guān)習(xí)題總結(jié)評(píng)價(jià)小結(jié)：1.3機(jī)械零件失效形式及其對(duì)策1.3.2零件的變形及其對(duì)策1.3機(jī)械零件失效形式及其對(duì)策1.3.2零件的變形及其對(duì)引入策略機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要原因，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆，如各類傳動(dòng)軸的彎曲變形、橋式起重機(jī)主梁在變形下?lián)锨蚺で?、汽車大梁的扭曲變形、彈簧的變形等。變形量隨著時(shí)間的增加，逐漸改變了產(chǎn)品的初始參數(shù);當(dāng)超過(guò)允許極限時(shí)，將喪失規(guī)定的功能。機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺寸變化的現(xiàn)象稱為變形。過(guò)量的變形是機(jī)械失效的重要類型，也是判斷韌性斷裂的明顯征兆。引入策略機(jī)械零件或構(gòu)件在外力的作用下，產(chǎn)生形狀或尺學(xué)習(xí)內(nèi)容一、零件的變形機(jī)械零件或構(gòu)件的變形可分為彈性變形和塑性變形兩大類。1.彈性變形金屬零件在作用應(yīng)力小于材料屈服強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的變形稱為彈性變形。彈性變形的特點(diǎn)如下所述。1)當(dāng)外力去除后，零件變形消除，恢復(fù)原狀。學(xué)習(xí)內(nèi)容一、零件的變形2)材料彈性變形時(shí)，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，它表示材料對(duì)彈性變形的阻力。在其他條件相同時(shí)，材料的彈性模量越高，由這種材料制成的機(jī)械零件或構(gòu)件的剛度便越高，在受到外力作用時(shí)保持其固有的尺寸和形狀的能力就越強(qiáng)。2)材料彈性變形時(shí)，應(yīng)變與應(yīng)力成正比，其比值稱為彈性模量，它3)彈性變形量很小，一般不超過(guò)材料原長(zhǎng)度的O.1%"-'1.0%。在金屬零件使用過(guò)程中，若產(chǎn)生超量彈性變形(超量彈性變形是指超過(guò)設(shè)計(jì)允許的彈性變形)，則會(huì)影響零件正常工作。例如：當(dāng)傳動(dòng)軸工作時(shí)，超量彈性變形會(huì)引起軸上齒輪啃合狀況惡化，影響齒輪和支承它的滾動(dòng)軸承的工作壽命;機(jī)床導(dǎo)軌或主軸超量彈性變形，會(huì)引起加工精度降低甚至不能滿足加工精度b因此，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，防止超量彈性變形是十分必要的。除了正確設(shè)計(jì)外，正確使用也十分重要，應(yīng)嚴(yán)防超載運(yùn)行，注意運(yùn)行溫度規(guī)范，防止熱變形等。3)彈性變形量很小，一般不超過(guò)材料原長(zhǎng)度的O.1%"-2.塑性變形塑性變形又稱為永久變形，是指機(jī)械零件在外加載荷去除后留下來(lái)的一部分不可恢復(fù)的變形。塑性變形的特點(diǎn)如下所述。第一，引起材料的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。第二，較大的塑性變形會(huì)使多晶體的各向同性遭到破壞而表現(xiàn)出各向異性，金屬產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。2.塑性變形第三，多晶體在塑性變形時(shí)，各晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變形是不均勻的，當(dāng)外力去除后各晶粒的彈性恢復(fù)也不一樣，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。第四，塑性變形使原子活潑能力提高，造成金屬的耐腐蝕性下降。金屬零件的塑性變形從宏觀形貌特征上看，主要有翹曲變形、體積變形和時(shí)效變形三種形式。第三，多晶體在塑性變形時(shí)，各晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變(1)翹曲變形當(dāng)金屬零件本身受到某種應(yīng)力(如機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力或組織應(yīng)力等)的作用，其實(shí)際應(yīng)力值超過(guò)了金屬在該狀態(tài)下的拉伸屈服強(qiáng)度或壓縮屈服強(qiáng)度后，就會(huì)產(chǎn)生呈翹曲、橢圓或歪扭的塑性變形。因此，金屬零件產(chǎn)生翹曲變形是它自身受復(fù)雜應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。翹曲變形常見(jiàn)于細(xì)長(zhǎng)軸類、薄板狀零件以及薄壁的環(huán)形和套類零件。(1)翹曲變形(2)體積變形金屬零件在受熱與冷卻過(guò)程中，由于金相組織轉(zhuǎn)變引起比容變化，導(dǎo)致金屬零件體積脹縮的現(xiàn)象稱為體積變形。例如，鋼件洋火相變時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體時(shí)比容增大，體積膨脹，洋火相變后殘留奧氏體的比容減小，體積收縮。馬氏體形成時(shí)的體積變化程度，與洋火相變時(shí)馬氏體中的含碳量有關(guān)。鋼件中含碳量越多，形成馬氏體時(shí)的比容變化越大，膨脹量也越大。此外，鋼中碳化物不均勻分布往往會(huì)增大變形程度。(2)體積變形(3)時(shí)效變形鋼件熱處理后產(chǎn)生不穩(wěn)定組織，由此引起的內(nèi)應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài);鑄件在鑄造過(guò)程中形成的鑄造內(nèi)應(yīng)力也處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在常溫下較長(zhǎng)時(shí)間的放置或使用，不穩(wěn)定狀態(tài)的應(yīng)力會(huì)逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，并趨于穩(wěn)定，由此伴隨產(chǎn)生的變形稱為時(shí)效變形。塑性變形導(dǎo)致機(jī)械零件各部分尺寸和外形的變化，將引起一系列不良后果。(3)時(shí)效變形例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，甚至使主軸不能工作。零件的局部塑性變形雖然不像零件的整體塑性變形會(huì)引起明顯失效，但也是引起零件失效的重要形式之一。如鍵連接、花鍵連接、擋塊和銷釘?shù)?，由于靜壓力作用，通常會(huì)引起配合的一方或雙方的接觸面擠壓(局部塑性變形)，隨著擠壓變形的增大，特別是那些能夠反向運(yùn)動(dòng)的零件將引起沖擊，使原配合關(guān)系破壞的過(guò)程加劇，從而導(dǎo)致機(jī)械零件失效。例如，機(jī)床主軸塑性彎曲，將不能保證加工精度，導(dǎo)致廢品率增大，二、防止和減少機(jī)械零件變形的對(duì)策變形是不可避免的，我們可從下列四個(gè)方面采取相應(yīng)的對(duì)策防止和減少機(jī)械零件

變形。(1)設(shè)計(jì)方面設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸與修理等問(wèn)題。二、防止和減少機(jī)械零件變形的對(duì)策1)正確選用材料，注意工藝性能。如鑄造的流動(dòng)性、收縮性，鍛造的可鍛性、冷徽性，焊接的冷裂、熱裂傾向性，機(jī)加工的可切削性，熱處理的洋透性、冷脆性等。2)合理布置零件，改善零件的受力狀況。選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，盡量使零件壁厚均勻，可以減少熱加工時(shí)的變形。例如，避免尖角，棱角改為圓角、倒角;厚薄懸殊的部分可開(kāi)工藝孔或加厚太薄的地方:安排好孔洞位置，把盲孔改為通孔等。形狀復(fù)雜的零件在可能條件下采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)，改善受力狀況。1)正確選用材料，注意工藝性能。如鑄造的流動(dòng)性、收縮性，鍛造3)在設(shè)計(jì)中，注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，以減少制造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力和變形。

(2)制造方面在制定毛坯制造工藝時(shí)，要重視變形的問(wèn)題，采取各種工藝措施，以減少毛坯的殘余應(yīng)力。在毛坯制成后以及以后的機(jī)械加工過(guò)程中，必須安排足夠的消除內(nèi)應(yīng)力的工序，力求減少零件中的殘余內(nèi)應(yīng)力。3)在設(shè)計(jì)中，注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，以減少制造時(shí)的在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，要在工序、工步的安排上，