机械设备修理工艺学课件.ppt

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1、机械设备修理工艺学主编晏初宏模块一　机械设备修理的基本知识任务一　机械零件的失效任务二　设备修理前的准备工作任务三　尺　寸　链任务一机械零件的失效一、零件的变形一个结构或零件，特别是基础零件在外加载荷的作用下发生变形，将导致零部件之间相互位置精度遭到破坏，影响各组成零件的相互关系。据估算，变形对零部件寿命的影响在30%左右。对于金属切削机床类设备，由于精度要求较高，变形的影响就更加突出。在修理实践中发现，修理质量低、大修周期短的一个重要原因就是零部件的变形。1.零件变形的原因(1)毛坯制造　铸造、锻造、焊接等热加工零件由于温度差异、冷却

2、和组织转变的先后不一都会形成残余的内应力，尤其是铸造毛坯，形状复杂，厚薄不均，在浇铸后的冷却过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态，可能发生变形或断裂。任务一机械零件的失效(2)机械加工　在切削加工过程中，由于装夹、切削力、切削热的作用，零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，引起变形。(3)操作使用　工程机械、矿山机械、冶金设备、锻压设备及其他热加工机械设备等，在较恶劣的工况下工作，其个别零部件在极限载荷或超载荷的情况下运行，高温导致零部件屈服强度降低，从而使零部件产生变形。(4)修理质量　在设备修理过程中，如果不考虑被修零

3、件已经变形，常常会造成零件更大的变形或增加变形的危害。2.零件的变形失效任务一机械零件的失效(1)弹性变形失效分析　当一个零件没有明显的永久变形或涉及复杂的应力场时，必须考虑弹性变形失效，因为变形失效包含一次加载屈服，而且大部分零件在载荷的作用下将发生弹性弯曲。(2)累积应变失效分析　当某一零件在承受稳态载荷时，还承受与主动方向不同的一个循环变化的叠加载荷，循环变化的载荷所产生的应变使零件的两端每半周一次交替发生超过屈服点(σs)的应变。(3)过载变形失效分析　每一个构件或零件都有一个承载极限，当承载载荷超过此极限时则称为过载，机械零件

4、在过载情况下会发生变形或断裂。1)应力分析：在机械设计中常用的许用应力为任务一机械零件的失效2)极限分析：在工程力学的计算中，往往将材料看成一均匀的连续体，因此在外载作用下认为该材料在达到一定的屈服强度后，材料的性质是塑性的，然而它并不产生加工硬化，而是在应力不变的情况下一直发生塑性变形。3)变形量分析：在上述两种设计计算分析中，屈服强度都被假定为是计算承受静载结构的安全载荷的判断依据，而在具体的设计工作中并未考虑将会经常碰到的变形量问题，但这些变形量问题也正是机械零件变形失效中不可忽略的问题。3.减轻零件变形危害的措施1)在机械设计中

5、不仅要考虑零件的强度，还要考虑零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸修理等有关问题。任务一机械零件的失效2)在机械加工中要采取一系列工艺措施防止和减小变形，对毛坯要进行时效处理以消除其残余内应力。3)加强生产技术管理，制定并严格执行操作规程，不超负荷运行，避免局部超载和过热，加强设备的检查和维护。4)在设备修理中，不仅要恢复零件的尺寸、配合精度、表面质量等，还要检查和修复主要零件的形状和位置误差，制定出与变形有关的标准和修理规范。二、零件的断裂任务一机械零件的失效断裂是指在外力的作用下发生的几个原子间距的正向分离与切向分离，断裂是材料或零件

6、的一种复杂现象，在不同的力学、物理和化学环境下会有不同的断裂形式。例如，机械零件在循环应力作用下会发生疲劳断裂，在高温持久应力作用下会发生蠕变断裂，在腐蚀环境下会发生应力腐蚀或腐蚀疲劳。在实际工程应用上常根据工程构件或机械零件的断口的宏观形态特征将断裂分为韧性断裂和脆性断裂，或按载荷性质分为一次加载断裂和疲劳断裂。1)韧性断裂是超过强度极限前发生韧性变形后而发生断裂，多数为穿晶断裂，即裂缝是割断晶粒而穿过，一般是在切应力作用下发生，又称为切变断裂。任务一机械零件的失效2)脆性断裂一般发生在应力达到条件屈服强度前，没有或只有少量的塑性变形

7、，多为沿晶界扩展而突然发生，又称为晶界断裂，断口呈结晶状，平滑而光亮，称为解理面，因此这种断裂也称为解理断裂。3)一次加载断裂是零件在一次静拉伸、静压缩、静扭转、静弯曲或一次冲击下的断裂。4)疲劳断裂为反复加载断裂，即经历反复多次的应力作用或能量负荷循环后才发生断裂的现象。1.零件疲劳断裂的基本原理任务一机械零件的失效图1-1　在滑移带中产生的缺口峰2.减轻断裂危害的措施任务一机械零件的失效(1)在机械设计中要尽量减少应力集中　如焊缝通常是疲劳断裂失效的起源区域，对T形焊接接头，采取适当的几何形状，焊后打磨圆角或钻孔，均能减轻应力集中的

8、程度。图1-2　焊接结构及零件截面几何形状的改进任务一机械零件的失效(2)在机械制造工艺方面　延长零件疲劳寿命的最有效途径是引入残余压应力，如喷丸强化处理、冷滚压加工等。(3)机械设备在使用中的注意事项　要