機(jī)械維修技術(shù)

——機(jī)自11101班

機(jī)械零件失效知識(shí)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.1主講內(nèi)容—機(jī)械零件失效分析1.機(jī)械零件失效形式與診斷2.常見(jiàn)失效形式及特征和診斷3.失效分析的思路和方法4.設(shè)計(jì)、機(jī)械加工和裝配中的失誤與失效Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2概述失效：產(chǎn)品失去其規(guī)定功能的現(xiàn)象機(jī)械產(chǎn)品失效的三種類(lèi)型機(jī)械產(chǎn)品失效的形式：過(guò)量的變形、斷裂和表面損傷等。失效的后果：直接經(jīng)濟(jì)損失、間接經(jīng)濟(jì)損失失效學(xué)：研究機(jī)械裝備的失效診斷、失效預(yù)測(cè)和失效預(yù)防的理論、技術(shù)和方法及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。引起失效的因素：材料方面、環(huán)境方面失效分析的意義：促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高、促進(jìn)相關(guān)科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3失效分析促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高如圖所示：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4失效分析與機(jī)械產(chǎn)品可靠性的關(guān)系：從失效分析的角度談產(chǎn)品的可靠性，是指使用的可靠性，它既包括設(shè)計(jì)和制造中保持產(chǎn)品固有的可靠性，也包括了使用、維修后所體現(xiàn)出來(lái)的可靠性?？煽啃约夹g(shù)分為三個(gè)領(lǐng)域：可靠性工程，主要是系統(tǒng)可靠性分析、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)；可靠性分析，包括可靠性試驗(yàn)、失效分析與防止；可靠性數(shù)學(xué)。可靠性、可靠度、失效概率－－時(shí)間的函數(shù)失效分析學(xué)科的發(fā)展Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.5機(jī)械零件失效形式及診斷失效形式分類(lèi)按失效的宏觀特征分類(lèi)按失效性質(zhì)和具體特征分類(lèi)請(qǐng)看右圖Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.6失效形式的診斷：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)斷裂失效形式的診斷依據(jù)：殘骸分析、應(yīng)力分析、失效模擬磨損失效形式的診斷依據(jù)：磨損表面的形貌和次表面組織和性能的變化；磨屑形貌、磨屑成分和組織的變化；磨損系統(tǒng)中各參數(shù)的關(guān)系和變化等磨損失效形式的診斷，必須首先根據(jù)零件性質(zhì)具體確定磨損失效的失效點(diǎn)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.7機(jī)械零件失效原因概述零件失效因素：服役條件、材料因素、設(shè)計(jì)與工藝因素以及使用和維護(hù)等及各方面。一、零件的服役條件零件的服役條件包括受力狀況和工作環(huán)境1.受力狀況：載荷類(lèi)型、載荷性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)（1）載荷類(lèi)型軸向載荷彎曲載荷：輪齒根部、汽車(chē)鋼板彈簧扭轉(zhuǎn)載荷：傳動(dòng)軸剪切載荷：螺栓接觸載荷：輪齒之間、滾珠與軸承內(nèi)外圈之間Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.8Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.9對(duì)于某一種零件失效原因的準(zhǔn)確判斷，必須充分考慮環(huán)境介質(zhì)的影響。如下表：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.10二、設(shè)計(jì)、制造與零件失效1.設(shè)計(jì)與零件失效設(shè)計(jì)不合理和設(shè)計(jì)考慮不周到是零件失效的重要原因之一。對(duì)零件的工作條件估計(jì)錯(cuò)誤，如對(duì)工作中可能的過(guò)載估計(jì)不足，造成設(shè)計(jì)的零件的承載能力不夠。選材不當(dāng)是導(dǎo)致失效的另一個(gè)重要原因。2.材料、制造工藝與零件失效零件的失效原因還與材料的內(nèi)在質(zhì)量以及機(jī)械制造工藝質(zhì)量有關(guān)。（1）冶金質(zhì)量（2）機(jī)械制造工藝缺陷：工藝裂紋、殘余內(nèi)應(yīng)力、不良的表面質(zhì)量、不正常的組織狀態(tài)、達(dá)不到要求的機(jī)械性能Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.11三、使用、維修與零件時(shí)效機(jī)器在使用過(guò)程中超載使用，潤(rùn)滑不良，清潔不好，腐蝕生銹，表面碰傷，在共振頻率下使用，違反操作規(guī)程，出現(xiàn)偶然事故，沒(méi)有定期維修或維修不當(dāng)?shù)?，都?huì)造成零件早期破壞失效。例如：某汽車(chē)制造廠50根曲軸疲勞斷裂原因：修復(fù)后軸頸圓角半徑太?。≧＜3；設(shè)計(jì)要求R≥6）例如：工作條件苛刻的重載齒輪箱，齒輪失效表現(xiàn)為：沾著磨損和劃傷，齒面燒傷和熔融，齒頂塑性變形，以及過(guò)載折齒和疲勞折齒等。原因：齒輪工作過(guò)程中嚴(yán)重發(fā)熱、潤(rùn)滑失效造成齒面嚴(yán)重磨損、冷卻不力、粘著磨損、塑性流動(dòng)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.12常見(jiàn)失效形式及特征和診斷一、過(guò)量彈性變形失效概述：零件受機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力作用產(chǎn)生彈性變形。彈性變形是受力作用的必然結(jié)果，但在精密機(jī)械中，對(duì)零件的尺寸和匹配關(guān)系要求嚴(yán)格，當(dāng)彈性變形超過(guò)規(guī)定的限量時(shí)，會(huì)造成零件的不正常匹配關(guān)系。例如：線膨脹系數(shù)，不同的材料具有不同的線膨脹系數(shù)，鋼、銅線膨脹系數(shù)不同，鋼作軸套；青銅作軸瓦，低溫時(shí)出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.13特征及判斷（1）失效產(chǎn)品是否有嚴(yán)格的尺寸匹配要求，是否有高溫或低溫工作經(jīng)歷（2）觀察配合表面是否有劃傷、擦痕或磨損等痕跡（3）設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮彈性變形的的影響及措施（4）計(jì)算驗(yàn)證彈性變形失效的可能防止措施（1）選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)彈性模量、熱膨脹系數(shù)（2）確定適當(dāng)?shù)钠ヅ涑叽缈紤]工作溫度（3）采用減少變形影響的轉(zhuǎn)接件Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.14二、屈服失效概述：由過(guò)量的塑性變形引起的失效成為屈服失效。特征及判斷：明顯的塑性變形，如：彎曲、扭曲、薄壁件的凹陷等防止與改進(jìn)措施（1）降低實(shí)際應(yīng)力：工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中（2）提高材料的屈服極限Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.15三、塑性斷裂失效概述：零件所受的應(yīng)力高于屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力進(jìn)一步增加，可能發(fā)生斷裂，這種失效形式稱(chēng)塑性斷裂失效。特征及判斷（1）斷口附近有宏觀塑性變形或裂紋（2）大面積韌窩（3）塑性變形層改進(jìn)措施：在設(shè)計(jì)上采用變形限位裝置或增加變形保護(hù)報(bào)警系統(tǒng)。例如：銅排鏈張緊裝置Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.16四、脆性斷裂失效概述：是指斷裂前沒(méi)有明顯塑性變形的斷裂形式。斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，因此稱(chēng)為低應(yīng)力脆斷。特征及判斷防止和改進(jìn)措施（1）從設(shè)計(jì)上考慮，應(yīng)保證工作溫度高于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度，或選用脆性轉(zhuǎn)變溫度比工作溫度更低的材料。（2）從工藝上考慮，應(yīng)正確執(zhí)行工藝規(guī)程，避免過(guò)熱、過(guò)燒、回火脆性、焊接裂紋及淬火裂紋等。（3）從操作上考慮，應(yīng)遵守設(shè)計(jì)規(guī)定的使用條件，操作平穩(wěn)，盡量避免沖擊載荷。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.17腐蝕失效：金屬材料受周?chē)h(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的損壞，叫做金屬的腐蝕失效。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)：世界上生產(chǎn)的鋼鐵20%-40%因腐蝕失效而報(bào)廢。防止金屬腐蝕的措施：（1）正確選用金屬材料和合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)（2）添加緩蝕劑和去除介質(zhì)中要害成分（3）隔離有害介質(zhì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：指金屬材料在特定的介質(zhì)條件下，受拉應(yīng)力作用，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后發(fā)生的裂紋及斷裂現(xiàn)象。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.18腐蝕疲勞失效：是材料在循環(huán)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生的一種失效形式。腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率還受溫度、頻率和介質(zhì)濃度等的影響。溫度升高，因腐蝕作用加劇而促進(jìn)裂紋擴(kuò)展；加載頻率降低，因在峰值應(yīng)力時(shí)停留時(shí)間加長(zhǎng)，促進(jìn)介質(zhì)較充分的發(fā)揮腐蝕作用而加快裂紋擴(kuò)展；在一定介質(zhì)濃度范圍內(nèi)，介質(zhì)濃度增加可顯著的加快裂紋的擴(kuò)展，當(dāng)大于介質(zhì)濃度臨界值時(shí)，介質(zhì)濃度的改變對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響不顯著。提高零件腐蝕疲勞抗力的措施（1）表面感應(yīng)淬火，提高表面層材料的強(qiáng)度。（2）噴丸和表面滾壓強(qiáng)化，提高表層材料強(qiáng)度，造成表面殘余壓應(yīng)力狀態(tài)，提高腐蝕疲勞抗力。（3）表面化學(xué)熱處理；（4）電鍍Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.19小結(jié)：通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)備維修技術(shù)使