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1、工程机械修理一、本课程的性质和任务一、本课程的性质和任务工程机械维修与检测原理是一门综合性课程，是工程机械设计、工程机械维修与检测原理是一门综合性课程，是工程机械设计、制造及运用工程各专业的主要专业课之一。制造及运用工程各专业的主要专业课之一。它所研究的对象是有故障需修复的机械设备，研究的领域是它所研究的对象是有故障需修复的机械设备，研究的领域是工程机械失效的机理、维修技术、维修工艺与检测技术。工程机械失效的机理、维修技术、维修工艺与检测技术。机械设备维修是国民经济维持再生产的重要手段，工程机械机械设备维修是国民经济维持再生产的重要手段，工程机械随着工程施工机械化水平的不断提高而成为工程施工的
2、重要物质随着工程施工机械化水平的不断提高而成为工程施工的重要物质技术根底。作为工程机械技术人员，除应掌握机械设计、制造及技术根底。作为工程机械技术人员，除应掌握机械设计、制造及使用方面的知识外，还须有扎实且全面的机械维修理论知识与技使用方面的知识外，还须有扎实且全面的机械维修理论知识与技能，才能适应社会的需求。能，才能适应社会的需求。工程机械维修与检测原理的任务是：研究工程机械工作性能工程机械维修与检测原理的任务是：研究工程机械工作性能劣化的规律和机理，寻找延长机械经济使用寿命和改善可靠性的劣化的规律和机理，寻找延长机械经济使用寿命和改善可靠性的途径；研究零件失效的一般规律和机理，寻找降低机械
3、故障率的途径；研究零件失效的一般规律和机理，寻找降低机械故障率的途径，研究适用的维修工艺及修理组织，提高维修质量和维修的途径，研究适用的维修工艺及修理组织，提高维修质量和维修的经济性；研究工程机械的检测技术，及时发现机械的故障隐患，经济性；研究工程机械的检测技术，及时发现机械的故障隐患，防止不必要的修理，提高机械的完好率，推动维修方式的向前开防止不必要的修理，提高机械的完好率，推动维修方式的向前开展。展。二为什么要学习本门课程二为什么要学习本门课程1机械设备发生故障有其必然性，预防、分析、排障等要有机械维修知识。2事故性故障必须准确分析、判断，并作出正确的结论；3工程技术人员须有过硬的维修知识
4、与技术；4机械设备的设计、制造、运用与维修是相互联系，缺一不可的互为因素，要把它们作为一个完整的系统来研究。5机械设备向精密化、智能化、自动化、大型化、小型化、复杂化、综合化等方向开展，维修显得日益困难，维修费用增加，机械故障造成的损失巨大，如何在短时间内以最少的人力、物力，有效地利用最新科学技术去完成维修工作，已成为急待解决的问题。三、本课程的根本要求本课程就是要使学生掌握工程机械发生故障和零件失效的一般规律及机理，工程机械修理的一般方法及技术工艺，机械性能或故障检测的根本原理及方法等知识及技能，除要求学生掌握根本的理论知识外，还须学会正确使用测量仪器、仪表，掌握机械零件的测量技术，发动机主
5、要零部件的解体、组装技术，编制机械修理的方案进度及零件修复的工艺流程，正确分析机器零件损坏的原因及提高修理质量的措施，使学生具有一定的动手能力和分析问题的能力，为他们在维修领域内不断攻克技术难关，开展维修理论与技术打好坚实的根底。本课程的根本要求机械设备维修工程是一门内容丰富，涉及其它学科众多的学科。在讲授此门课程前，学生应完成工程机械发动机与底盘构造、液压传动、工程机械结构与分析、金属工艺学、机械制造工艺学、互换性与技术测量、概率论与数理统计等课程的学习。本课程要求学生掌握根本的维修理论体系，零件发生耗损的形成及机理，机械及零件修理的一般方法、技术工艺、生产组织方式，了解延长机械寿命和提高机
6、械维修可靠性的途径，掌握对机械性能或故障进行检测与诊断的根本原理与方法。四、课程内容1机械维修的根底理论；2机械修理的主要工艺；3工程机械的维修制度与修理组织；4工程机械总成修理的工艺、技术及方法（柴油机的修理为重点）；5零件修复技术（现代外表技术）、工艺及方法；6机械大修过程和典型机械的修理要点；7简介机械修理过程中的维修设施；8工程机械个别特殊的故障分析；9了解机械状态检测与故障诊断的各种技术、方法、仪器等。五学习方法1理论与实践相统一、相结合（实习、试验）;2.相关课程（如构造、金属工艺学等）知识应牢固；3每个问题都要不但要知其然，且要知其所以然，能举一反三；4虚心学习，不耻下问；5课堂
7、与自学相结合。六、课程教材及主要参考书 教材：工程机械修理 主要参考书：1工程机械修理学 人民交通出版社 2工程机械修理学 中国铁道出版社 3外表工程与维修 机械工业出版社 4现代工程机械检测与维修 中国铁道出版社 5机械设备维修工程学 机械工业出版社 6机械设备维修技术 河海大学出版社 7机械设备维修 机械工业出版社七七.考试方法考试方法 在本课程的授课进行当中将布置在本课程的授课进行当中将布置5次次作业，以此作为学生考试的平时成绩的作业，以此作为学生考试的平时成绩的考核之一。课堂考勤完成作业情况考核之一。课堂考勤完成作业情况课程成绩课程成绩30。该课程结束后选择适宜时间进行考该课程结束后选
8、择适宜时间进行考试（笔试）。考试（笔试）成绩课程试（笔试）。考试（笔试）成绩课程成绩成绩70。主要章节概论第一局部 维修宏观理论第 一 章 机械设备的老化与故障理论第 二 章 可靠性理论与维修性理论第二局部 机械零件的失效分析（微观理论）第一章 摩擦与润滑 第二章机械零部件的磨损失效 第三章机械零部件的变形失效 第四章机械零部件的断裂失效主要章节第三局部第三局部 零件修复工艺零件修复工艺第一章 机械加工修复第二章 焊修 第三章喷涂 第四章 电刷镀第五章零件的其它修复工艺 主要章节第四局部第四局部.机械修理的主要工艺过程机械修理的主要工艺过程第一章机械的拆卸和装配 第二章 零件的清洗第三章 零件
9、的检验第五局部第五局部.典型修理工艺典型修理工艺第一章 滑动轴承的修配第二章 湿式缸套装配 第三章 配气机构的修理 第四章 其它典型零部件的修复 第五章液压传动系统修理概论一.维修的开展方向1.对维修重要性的认识逐步提高2.维修的方式逐步 3.检测技术开展迅速4.仪器检测与经验判断相结合，简易检测与精密检测相结合5.检测仪器的使用简单化6.检测技术软件的开辟与应用普及化7.检测标准逐步建立，国产化检测设备开展迅速8.维修新技术、新工艺与成熟的维修技术相结合9.旧件修复专业化已得到重视10.维修管理人员的培训引起重视11.逐步采用“以可靠性为中心的维修分析方法”12.机械设备修理工作的原则“预防
10、为主，定期检测，视情修理”广泛推行二二.维维修修工工程程学学科科简简介介第一局部第一局部 维修宏观理论维修宏观理论第第 一一 章章 机械设备的老化与故障理论机械设备的老化与故障理论第一节 机械设备的老化及起因 机械设备无论设计和制造得多么完美，都会随着长期的使用、保管或闲置过程产生工作能力下降，精度降低，价值贬低，可靠性降低等现象，这种现象称为老化（或劣化）。研究老化的规律，研究对机械设备造成有害作用的根源及相应对策是机械维修的重要内容及理论根底。一、老化的分类一、老化的分类（一）有形老化 机械设备及零部件在使用、保管或闲置过程中，因摩擦磨损、变形、冲击振动、疲劳、断裂、腐蚀等使机械实体形态变
11、化、精度降低、性能变坏，这种现象称为有形老化。第种有形老化一般表现在：1）零部件的原始尺寸，甚至形状发生改变；2）零部件之间的公差配合性质发生变化，精度降低；（3）零件破坏。正常老化指的是在正常使用条件下发生的不可防止的老化，正常老化指的是在正常使用条件下发生的不可防止的老化，如机械摩擦磨损如机械摩擦磨损不正常老化指的是在一般情况下可以防止的一类老化，假设不正常老化指的是在一般情况下可以防止的一类老化，假设非正常的快速磨损或灾难性磨损。非正常的快速磨损或灾难性磨损。对于不正常老化应采取各种措施消除其根源和发生的条件；对于不正常老化应采取各种措施消除其根源和发生的条件；对于正常老化则应设法减缓其
12、产生和开展的过程速率。第对于正常老化则应设法减缓其产生和开展的过程速率。第种有形老化与使用时间和强度有关。种有形老化与使用时间和强度有关。第第种有形老化为种有形老化为：由于自然力的作用，在保管：由于自然力的作用，在保管和闲置过程中造成变形、金属锈蚀、材料老化变质等。和闲置过程中造成变形、金属锈蚀、材料老化变质等。第第种有形老化与闲置时间和保管状态有关，时种有形老化与闲置时间和保管状态有关，时间久了会自然丧失精度和工作能力。间久了会自然丧失精度和工作能力。技术进步常与提高速度、压力、载荷和温度相联技术进步常与提高速度、压力、载荷和温度相联系，这些会加剧机械的有形老化系，这些会加剧机械的有形老化
13、当机械老化到一定程度时，其使用价值降低，使当机械老化到一定程度时，其使用价值降低，使用费用提高。用费用提高。要消除有形老化，可通过修理来恢复，且修理费要消除有形老化，可通过修理来恢复，且修理费应小于新机械的价值。应小于新机械的价值。当有形老化到达机械丧失工作能力，通过修理也当有形老化到达机械丧失工作能力，通过修理也不能恢复其功能时，则需用更新的机械来代替原有的不能恢复其功能时，则需用更新的机械来代替原有的机械。机械。机械设备在使用或闲置过程中，由于非自然力和非使用所引起机械设备价值的损失，在实物形态上看不出来的老化现象称之为无形老化或经济老化 1由于科技进步使生产率提高，劳动消耗降低，生产工艺
14、改进，增大生产规模等原因，虽机械设备的技术结构和经济性能并未改变，但再生产该种机械的价格降低，而使其贬值的现象，叫做第种无形老化。2由于不断出现结构更合理、技术性能更佳、效率更高、经济效益更好的新型机械设备，使原机械显得技术陈旧、功能落后而产生的经济老化（原机械的价值相对降低）称作第种无形老化。（二）无形老化（二）无形老化无形老化是社会生产力开展的结果，老化愈快，说明科技进步愈快。因此对无形老化我们不能防止它，而应认真研究其规律，使机械购入后，尽早尽快投入使用，提高利用率，在经济寿命期间内创造更多的价值，取得较高的经济效益。老化的分类老化有形老化无形老化第二种有形老化第一种有形老化第一种无形老
15、化第二无有形老化正常老化不正常老化可见机械设备的残值等于再生产的价值减去维修费用。当 ，则 ，机械设备还有残值；，说明机械设备已无价值；假设 ，则 ，此时机械设备不再具有维修的意义考虑到第考虑到第、种无形老化时该机再生产或再购入的价值。种无形老化时该机再生产或再购入的价值。R修复所有老化零件需要费用修复所有老化零件需要费用 K为机械设备的剩余值为机械设备的剩余值 二、老化的数量指标二、老化的数量指标 三、老化的起因 无形老化的产生主要是因为科技进步引起。引起有形老化的原因较多，从能量的角度考察可归纳为三类：周围介质能量的作用；周围介质能量的作用；1热能；2化学能；3其它形式的能量；4操作和修理
16、机械的人员因误操作或操作不合要求。机械内部机械能的作用；机械内部机械能的作用；在制造中聚集在机械零件内部潜伏作用的在制造中聚集在机械零件内部潜伏作用的能量。能量。第二节第二节 老化规律及补偿老化规律及补偿一、老化的共同规律一、老化的共同规律（一）零件寿命的不平衡性和分散性（一）零件寿命的不平衡性和分散性（二）机械设备寿命的地区性和递减（二）机械设备寿命的地区性和递减性性（三）机械设备性能和效率的递减性（三）机械设备性能和效率的递减性（四）材料性状的不可逆性（四）材料性状的不可逆性二.老化过程的分类根据老化过程涉及到的是零件整体或者仅仅是零件外表层，并按外部特征（损伤类型）进行分类。损伤是机械零
17、件发生诸如磨损、变形、腐蚀、断裂、老化等等现象的通称。在上述分类中零件整体可能发生破坏、变形和材料性能变化，其中破坏是最具危险和灾难性的老化过程。而零件的外表层由于直接受到温度、介质和机械等外部作用，最易发生老化。项项目目老化老化过过程的外程的外部特征部特征（损伤类损伤类型）型）老化老化过过程的不同程的不同类别类别零零件件整整体体破破 坏坏韧韧性破坏、脆性破坏性破坏、脆性破坏变变 形形塑性塑性变变形、蠕形、蠕变变、弯曲、扭曲、弯曲、扭曲材料性能材料性能变变化化材料材料组织组织、化学成分、机械性能、塑性、化学成分、机械性能、塑性、污污染程度（燃料油、染程度（燃料油、润润滑油）等滑油）等变变化化零
18、零件件表表面面磨磨 损损磨磨损损（擦（擦伤伤）、外表）、外表层层疲疲劳劳、挤压损伤挤压损伤、材、材料料转转移移腐腐 蚀蚀锈蚀锈蚀、浸、浸蚀蚀、气、气蚀蚀、烧蚀烧蚀、裂、裂纹纹腐腐蚀蚀粘粘 着着粘着（粘附、内聚、吸附、粘着（粘附、内聚、吸附、扩扩散）、散）、积积垢、垢、粘粘结结外表外表层层性能的性能的变变化化粗糙度、硬度、粗糙度、硬度、应应力状力状态态、反射能力等、反射能力等变变化化老化过程的分类老化过程的分类 机械机械设备设备老化形式老化形式可消除性的可消除性的有形老化有形老化不可消除性不可消除性的有形老化的有形老化第第种种无形老化无形老化第第种种无形老化无形老化修修 理理更更 换换更更 新新
19、现现代化代化机械机械设备设备老化的老化的补偿补偿方式方式机械机械设备设备老化形式与其老化形式与其补偿补偿形式的相互关系形式的相互关系三、老化后的补偿三、老化后的补偿 维修、更换、更新和改善性修理维修、更换、更新和改善性修理 第三节 机械故障理论概述 一、机械故障的定义机械设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态，通常把机械丧失规定的功能称为功能故障，简称故障。故障是不合格的状态。对于故障，应明确规定的对象规定的时间规定的条件 规定的功能和一定的故障程度。如一定的故障程度应从定量的角度来估计功能丧失的严峻性。通常见到的发动机发动不起来，汽车刹车不灵，机械传动系统运转不平稳，发动机的功率降低，工作
20、机械的工作能力下降，燃料和润滑油的消耗量异常增加等都是机械故障的表现形式，当其超出了规定的指标，即发生了故障。二、故障的分类机械设备的故障可从不同的角度进行机械设备的故障可从不同的角度进行分类，我们按其性质、原因、影响程分类，我们按其性质、原因、影响程度、故障发生时间等做分类。度、故障发生时间等做分类。故障故障类别类别故障定故障定义义间间断性故障断性故障短期内短期内丧丧失某些功能，稍加修理失某些功能，稍加修理调试调试就能恢复，不需要就能恢复，不需要换换零件零件永久性故障永久性故障某些零件已某些零件已损损坏，需要更坏，需要更换换或修理才能恢复或修理才能恢复早早发发性故障性故障产产品由于品由于设计
21、设计、制造、装配、制造、装配、调试调试缺陷而引起的故障缺陷而引起的故障突突发发性故障性故障通通过过事前事前测试测试或或监监控不能控不能预测预测到的故障，其特点是具有偶然性和突到的故障，其特点是具有偶然性和突发发性性渐进渐进性故障性故障通通过过事前事前测试测试或或监监控可以控可以预测预测到的故障到的故障复合型故障复合型故障包括早包括早发发性、突性、突发发性、性、渐进渐进性故障的特征，故障性故障的特征，故障发发生的生的时间时间不定不定功能故障功能故障产产品不能品不能继续继续完成自己功能的故障，可直接感受或完成自己功能的故障，可直接感受或测测定定潜在故障潜在故障故障逐故障逐渐渐开展，但尚未在功能方面
22、表开展，但尚未在功能方面表现现出来，却又接近萌芽，能出来，却又接近萌芽，能够鉴别够鉴别人人为为故障故障由于由于设计设计、制造、修理、使用、运、制造、修理、使用、运输输、管理等方面存在、管理等方面存在问题问题，使机械，使机械丧丧失功能的故障失功能的故障错错用性故障用性故障不按不按规规定的条件使用机械而定的条件使用机械而导导致的故障致的故障先天性故障先天性故障机械本身因机械本身因设计设计、制造、制造、选选用材料不当等造成某些薄弱用材料不当等造成某些薄弱环节环节而引而引发发的故障的故障自然故障自然故障机械由于受内外部自然因素影响引起磨机械由于受内外部自然因素影响引起磨损损、老化、疲、老化、疲劳劳等等
23、导导致的故障致的故障致命故障致命故障可能可能导导致人身致人身伤伤亡，引起机械亡，引起机械报废报废或造成重大或造成重大经济损经济损失的故障失的故障严严峻故障峻故障严严峻影响机械正常使用，峻影响机械正常使用，较较短的有效短的有效时间时间内无法排除的故障内无法排除的故障一般故障一般故障明明显显影响机械正常使用，影响机械正常使用，较较短的有效短的有效时间时间可以排除的故障可以排除的故障轻轻度故障度故障轻轻度影响机械正常使用，能在日常保养中用随机工具度影响机械正常使用，能在日常保养中用随机工具轻轻易排除的故障易排除的故障完全性故障完全性故障导导致完全致完全丧丧失功能故障（广失功能故障（广义义而言，随使用
24、情况而定）而言，随使用情况而定）局部性故障局部性故障导导致某些功能致某些功能丧丧失的故障失的故障随机故障随机故障故障故障发发生的生的时间时间是随机的是随机的有有规则规则故障故障故障的故障的发发生有一定生有一定规规律律早发性故障早发性故障突发性故障突发性故障渐进性故障渐进性故障复合型故障复合型故障按按 故故 障障发生时间发生时间 功能故障功能故障 潜在故障潜在故障按按 故故 障障表现形式表现形式错用性故障错用性故障先天性故障先天性故障自然性故障自然性故障按产生按产生原原 因因 完全性故障完全性故障 部分性故障部分性故障按影响按影响程程 度度轻度故障轻度故障一般故障一般故障严重故障严重故障致命故障
25、致命故障按按 故故 障障造成后果造成后果 随机故障随机故障 有规则故障有规则故障按发生、按发生、发展规律发展规律磨损磨损断裂断裂腐蚀腐蚀变形变形蠕变蠕变老化老化疲劳疲劳故障故障间断故障间断故障故障故障故障的分类故障的分类作用在机械上的能量作用在机械上的能量能量是否足已能量是否足已产产生有害生有害过过程程发发生的有害生的有害过过程是否会引起程是否会引起损伤损伤损伤损伤是否会使是否会使输输出参数出参数变变化化参数是否在允参数是否在允许许的极限范的极限范围围内内发发生故障生故障是是是是是是否否否否否否否否是是不不发发生故生故障障机械故障产生的框图机械故障产生的框图三、故障的量度（一）累积故障率（一）
26、累积故障率（二）故障密度（二）故障密度 故障密度反映了故障概率随时间变化的快慢。某一时间的故障密度大，则故障概率增加得快 累积故障率；故障密度；t时间当N样品总数样品总数 从概率理论可知，累积故障率的分布是其故障密度 的积累函数，即故障发生的时间比率，或在规定的条件下和规定的时间内发生故障的概率。（三）故障率 1瞬时故障率 产品在某一瞬态时t的单位时间内发生故障的概率，叫做瞬时故障率，有时简称故障率用 表示。2平均故障率 产生在某一段时刻内单位时间发生故障的概率，叫做平均故障率，以 表示。故障率是单位时间内故障数与残存数的比值，故障密度是单位时间内故障数与总数的比值，比 反映故障情况更灵敏。根
27、据不同的变化规律，故障率可分为常数型、负指数型、正指数型和浴盆曲线型等四种类型。这与前述的表示老化过程随时间开展的典型规律相吻合。常数型的故障率根本保持不变，是一个常数，它不随时间变化。此时的机械设备或零部件未到达使用寿命，不易发生故障。但某种原因也会导致故障产生，且有随机性。各类型的故障率曲线a)常数型 b)负指数型 a)b)（四）平均故障间隔期（四）平均故障间隔期（MTBF）和平均）和平均寿命时间（寿命时间（MTTF）可修复产品在相邻两次故障间的平均时间称可修复产品在相邻两次故障间的平均时间称为平均故障间隔时间为平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failure）
28、。）。平均故障间隔时间越长，说明机械工作越可靠。对不可修复产品，从开始使用到失效前的平对不可修复产品，从开始使用到失效前的平均工作时间，叫做平均寿命时间均工作时间，叫做平均寿命时间MTTF（Mean Time to Failure）。）。寿命服从于指数分布的产品，当工作到平均故障间隔期MTBF或平均寿命时间MTTF时，不出故障的数量只占总数的36.8%；而寿命服从正态分布的产品，工作到该时间时，未出故障的占总数的50%。第四节第四节 故障理论及故障规律故障理论及故障规律 一、故障理论一、故障理论 故障理论揭示了机械设备在使用过程中的运动规律，它包括故障统计分析（故障宏观理论）和故障物理分析（故
29、障微观理论）。1故障统计分析 应用可靠性理论、统计技术和方法，从宏观现象上定性和定量地描述分析机械设备运动过程的模型、特点和规律性。故障统计分析包括故障的分类，故障分布和特征量，故障的逻辑决断等。2故障物理分析 从微观和亚微观的角度分析研究故障从发生、开展到形成的过程，故障的机理、形态、规律及影响因素。故障物理分析包括故障机理和故障形态两个方面。故障机理故障机理是研究机械设备发生故障的原因及其开展规律即劣化理论。故障形态故障形态的研究，是把故障机理和故障分析的研究，归结到故障的具体形态、类型和模式上。故障机理和故障类型的分析是维修策略，包括维修方式、管理体制、改造和更新的决策依据，是维修技术的
30、根底理论，对维修技术的应用和开展有重要的影响。二、故障规律（一）根本规律 最常见的机械故障率随时间变化的规律，如前故障率类型中的浴盆曲线图。机械设备在工作的初期由于设计、制造的不完善，工艺缺陷和装配调整缺陷而故障率较高，且故障率随时间的增加而迅速下降呈渐减型。机械经过早期故障阶段后，由于机械使用环境的偶然变化、操作时的人为过失、管理不善造成的“潜在缺陷”、维护不良、零部件缺陷等均可造成随机分布的偶发故障，因此，随机故障期内的故障率低而稳定，近似为常数。这一阶段是机械最正确工作时期，机械的使用寿命根本上由此阶段决定。在机械使用后期，由于机械中的主要零部件的各种磨损、疲劳、老化、蚀损等的累积到达一
31、定程度，机械的故障率便随运转时间的增加不断增大，且上升越来越快，呈渐增型，机械进入耗损故障阶段。对于由数量众多的零部件组成的机械设备，因各零部件结构特点和工作性质不同，其参数随时间变化的速率和极限指标也各不相同。如果用一组曲线表示各零部件的参数变化规律，即可根据各零部件到达极限指标的时刻而得到机械设备的故障分布规律。如以以下图所示。在图中，用坐标表示零部件的状态参数，是极限值，用直线近似地表示各个零部件的状态参数随时间变化的情况。当然实际的参数变化规律大多不是线性的。一般规律可写成如下公式：式中：状态参数；常数；时间；初始参数。零部件状态参数的变化与故障密度零部件状态参数的变化与故障密度（二）
32、故障模式（二）故障模式 故障必定表现为一定的物质状况及特征，它们反映出物理的、化学的异常现象，这些物质状况及特征称为故障模式。常见的故障模式按以下几方面进行归纳：1）属于机械零部件材料性能方面的故障：包括疲劳、断裂、裂纹、蠕变、变形、材质劣化等；2）属于化学、物理状况异常方面的故障：包括腐蚀、油质劣化、绝缘绝热劣化，导电导热劣化、溶融、蒸发等；3）属于机械运动状态方面的故障；包括振动、渗漏、堵塞、异常噪声等；4）多种原因的综合表现：如磨损等。此外，还有配合件的间隙增大或过盈丧失，固定和紧固装置松动与失效等 序号序号名名 称称模模 式式1 1轴轴承承弯曲、咬合、堵塞、开裂、弯曲、咬合、堵塞、开裂
33、、压压痕、卡住、痕、卡住、润润滑作用下滑作用下降、凹痕、刻痕、擦降、凹痕、刻痕、擦伤伤、粘附、振、粘附、振动动、磨、磨损损等等2 2齿轮齿轮咬合、破碎、移位、卡住、噪声、折断、磨咬合、破碎、移位、卡住、噪声、折断、磨损损等等3 3密封装置密封装置破碎、开裂、老化、破碎、开裂、老化、变变形、形、损损坏、漏泄、破裂、磨坏、漏泄、破裂、磨损损、其它等其它等4 4液液压压系系统统液液压压缸缸爬行、外泄漏、内泄漏、声响与噪声、冲爬行、外泄漏、内泄漏、声响与噪声、冲击击、推力缺、推力缺乏、运乏、运动动不不稳稳、速度下降等、速度下降等油油 泵泵 无无压压力、力、压压力流量均提不高、噪声大、力流量均提不高、噪
34、声大、发热严发热严峻、峻、旋旋转转不灵活、振不灵活、振动动、冲、冲击击等等电电磁磁换换向向阀阀 滑滑阀阀不能移不能移动动、电电磁磁铁线铁线圈圈烧烧坏、坏、电电磁磁铁线铁线圈漏圈漏电电、不不换换向等向等5 5机机械械系系统统（1 1）系）系统统不能起不能起动动或在运行中停止运或在运行中停止运动动；（2 2）系）系统统失速或空失速或空转转；（3 3）系）系统统失去失去负载负载能力或能力或负载负载乏力；乏力；（4 4）系）系统统操作失灵；操作失灵；（5 5）系）系统统泄漏泄漏严严峻；峻；（6 6）系）系统统振振动剧动剧烈、噪声异常；烈、噪声异常；（7 7）某些零部件断裂、）某些零部件断裂、烧损烧损、
35、过过量量变变形；形；（8 8）其它。）其它。故障模式举例故障模式举例（三）故障的影响因素 1）设计 2）材料选择 在设计，制造和维修中，都要根据零件工作的性质和特点正确选用材料。3）制造质量 4）装配质量 如有恰当的配合要求，初始间隙过大或过小，都可造成有效寿命期缩短。装配中各零部件之间的相互位置精度。5）合理维修 根据工艺合理、经济合算、生产可行的原则，合理进行维修，保证维修质量。这里最重要、最关键的是要合理选择和运用修复工艺，注意修复前的准备，修复过程中按规程进行操作，修复后正确处理。6）正确使用 （1）载荷 磨损和疲劳都是载荷的函数，当超负荷超速工作时，会引起剧烈的破坏。（2）环境 它包
36、括气候、腐蚀介质和其它有害介质影响，以及工作对象的状况等。温度升高，磨损和腐蚀加剧；过高的温度和空气中的腐蚀介质存在，造成腐蚀和腐蚀磨损；空气中含尘量过多，工作条件恶劣都会提高机械故障率，减少机械寿命。（3）保养和操作 建立合理的维护保养制度，严格执行技术保养和使用操作规程，是保证机械设备工作的可靠性和提高使用寿命的重要条件。第一节第一节 可靠性理论概述可靠性理论概述 可靠性是对产品投入使用时无故障工作能力的度量，是产品的一种时间质量指标。可靠性是表达产品耐用和可靠程度的一种性能。机械设备的可靠性又分为固有可靠性、使用可靠性和环境可靠性三方面。固有可靠性是指机械设备在设计、制造后所具有的可靠性
37、。固有可靠性是机械设备所能到达的可靠性的最高水平 使用可靠性是机械设备在使用和维修过程中表现出来的可靠性。由于各种因素的影响，机械设备的使用可靠性与其固有可靠性会有很大的差异 环境可靠性是机械设备在周围环境的影响下所具有的可靠性。可靠性问题的研究主要有两个方面：一是研究可靠性的数学估计方法和使用信息的统计处理方法等；二是研究故障物理学（磨损、疲劳、腐蚀等）、机械及零部件有关计算和各种保证机械设备可靠性的工艺方法、维修管理措施等。第二章可靠性理论与维修性理论第二章可靠性理论与维修性理论二、常用可靠性量度指标二、常用可靠性量度指标 机械设备可靠性的主要量度指标有：可靠度、不可靠度、累积故障率、故障
38、率、平均故障间隔时间、平均寿命、有效度等。任何一个量度指标能表示可靠性的某一个特征方面，对不同的机械设备要使用不同的量度指标。1可靠度可靠度 可靠性用概率表示时称为可靠度。可靠度是一个随时间变化的函数，用 表示。可靠度的最大值为1，称为100%地可靠；最小值为0，称为完全不可靠。可靠度也可以理解为在规定条件下和规定的时间内，不发生任何一个故障的概率，故有人把可靠度叫做无故障工作概率（或可靠性函数）。显然可靠度与不可靠度（累积故障率）构成一个完整事件组，即 或 。有N个相同零件，当到达工作时间t时，有n(t)个零件失效，仍能正常工作的零件为N-n(t)个，则零件的可靠度为：可靠度与不可靠度及故障
39、密度的关系见图2-2。可以推出，可靠度可用故障密度与瞬时故障率之比来表达，即 2有效度 它是指机械设备或零部件在某种使用条件下和规定时间内保持正常使用状态的概率。可用数学式表示，即：在这个指标下，虽然机械产生了故障，但是只要在规定的时间内修复完毕，保证机械能恢复正常工作，就是可靠有效的。由于正常工作时间与停机故障时间都是随机的，因此有效度也是一随机函数。可靠度与不可靠度和随时间的可靠度与不可靠度和随时间的变化曲线变化曲线与与 、的关系的关系 3可靠性的经济指标 常用的经济量度指标有：1）费用比：2）可靠性经济指标：式中 新设备的造价；设备使用，维修和修理的总费用；机械的使用期限。常用可靠性指标
40、常用可靠性指标 等级等级 可靠度可靠度 应用情况应用情况 00.9 不重要的情况，失效后果可忽略不计。例如：不重要的轴承不重要的情况，失效后果可忽略不计。例如：不重要的轴承=0.50.8；车辆低速齿轮；车辆低速齿轮=0.80.9 10.9 不很重要的情况，失效引起的损失不大。例如：一般轴承不很重要的情况，失效引起的损失不大。例如：一般轴承=0.9，易，易维修的农机齿轮维修的农机齿轮0.9，寿命长的汽轮机齿轮，寿命长的汽轮机齿轮0.98 20.99 重要情况，失效将引起大的损失。例如：一般齿轮的齿面强度重要情况，失效将引起大的损失。例如：一般齿轮的齿面强度0.99，弯曲强度，弯曲强度0.999；
41、高可靠性齿轮的齿面强度；高可靠性齿轮的齿面强度0.999，弯曲，弯曲强度强度0.9999；寿命不长但要求高可靠性的飞机主传动齿轮；寿命不长但要求高可靠性的飞机主传动齿轮0.990.9999以上；高速轧机齿轮以上；高速轧机齿轮0.990.995 30.999 40.9999 51很重要的情况，失效后会引起灾难性后果，由于很重要的情况，失效后会引起灾难性后果，由于0.9999，其定量，其定量难以准确，在计算应力时应取大于难以准确，在计算应力时应取大于1的计算系数来保证的计算系数来保证 零件可靠度的分类等级及应用情况见下表零件可靠度的分类等级及应用情况见下表零件可靠度分类等级及应用情况零件可靠度分类
42、等级及应用情况第二节 系统的可靠性及可靠性理论在机械维修中的应用一、系统的可靠性系统可靠性是建立在系统中各个单元间的作用关系和这些单元所具有的可靠性根底之上的。根据单元在系统中的联接方式不同，可分为串联、并联、混联组合三类。1串联系统 假设组成系统的各单元，只要有一个发生故障，系统就不能完成规定的功能，这种系统称串联系统。串联系统n个单元的可靠度分别为 时，其系统可靠度 为：2并联系统 假设组成系统的各个单元中，只要其中还有一个单元在起作用，就能维持整个系统继续工作，称为并联系统，又称冗余系统。假设n个单元同时投入运转，有一个出现故障，其它单元还能维持的称工作储藏并联系统。如果n个单元中只有一
43、个投入运转，当该单元损坏之后，可换成另一个单元运转，系统不受影响，叫做非工作储藏并联系统，12n-1n串联系统 并联系统的可靠度 为：3混联系统（串并联组合系统）混联系统是由串联子系统和并联子系统组合而成。它分两种，一是串并联系统；另一是并串联系统。串并联系统的可靠度计算是先将并联单元系统转化成一个等效的系统，然后再按串联系统计算。并串联系统的可靠度则先分别计算串联系统的可靠度，然后再按并联系统计算。12n12n12m12m12m 1112nnn22 串并联系统串并联系统并串联系统并串联系统 a)b)并联系统并联系统a)工作储藏并联系统工作储藏并联系统 b)非工作储藏并联系统非工作储藏并联系统
44、 图2-8 ZK-H行星齿轮减速器 a)减速器简图 b)串并联组合系统图 c)等效串联图 二、可靠性理论在维修中的应用二、可靠性理论在维修中的应用 （一）以可靠性原理指导机械维修生产 （二）通过改进性修理提高机械的可靠性 机械维修行业广泛提倡改进性修理。不是按照机械设计时的原样简单地予以恢复，而是在修理的同时对机械的局部总成或部件加以现代化改造，用可靠性更高的总成或部件取代原来的总成或部件，提高机械的可靠性。（三）以可靠性原理指导维修制度的 在机械使用、维修部门往往有这样一种错误概念，认为提高维修频率、缩短维修间隔时间能提高机械的可靠性，可以减少故障。其实不然，从浴盆曲线可以明显看出其概念性的
45、错误。维修频率对故障率的影响（四）以可靠性技术预测机械故障的概率 预测就是根据过去和现在估计未来，根据已知推测未知。常用的预测方法有专家预测、主观概率预测、回归预测、平滑预测、概率预测、马尔可夫链预测等。应用可靠性原理，对一定工作小时后，某型号发动机发生故障的概率进行预测，是概率预测法的应用。五）以可靠性原理指导机械维修情报的反响 机械设计中，其可靠性设计是否合理，机械制造时是否实现了设计时赋予机械的可靠性，都要通过大量使用、维修情况的统计分析才能知道。机械维修工作者要认真总结机械可靠性方面存在的问题，及时向设计、制造部门进行反响。机械维修中是否恢复了该机的可靠性指标，要到使用阶段去检验。机械
46、修理先行工序工艺的合理性，要到修理后续工序去了解。运用初期使用的合理性，要到使用后期才能发现。这种产生问题、发现问题和解决问题的时差，要求认真组织好关于可靠性情报的反响系统。第三节第三节 维修性理论维修性理论 要做好机械设备维修工作，需要三个条件，又称维修三要素，即：（1）机械设备的维修性；（2）维修人员的素养和技术；（3）维修的保障系统，包括人力、技术、测试装置、工具、各种材料供给等。一、概述一、概述（一）定义 机械设备在规定的条件下，在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力称维修性。维修是指维护或修理进行的一切活动，包括保养、修理、改装、翻修、检查等。维修性
47、是指：机械设备在维修方面具有的特性或能力；反映发生故障后进行维修的难易程度；是维修需要付出的工作量大小、人员多少、费用上下以及维修设施先进或落后的综合表达；是由设计、制造等因素决定的一种固有属性，直接关系到机械设备的可靠性、经济性、平安性和有效性；是机械设备三项根本性能参数之一，它和使用性一样重要。（二）评定指标（二）评定指标1维修度 它是定量地评定维修性的尺度。可修复的机械系统、设备和零部件等，在规定的条件下进行维修，在规定的时间内恢复到正常状态完成的修复概率，称维修度，用 表示。设t为规定的维修时间，为实际维修所用的时间，是随机变量，则维修度 就是在 时间内完成维修的概率，即 。维修度 对
48、时间的导数称维修概率密度函数，记为 ，即 。它表示在某一时刻t，可能修复的瞬时概率。当 时，处于故障状态，尚未进行维修，；当 时，说明已修好，=1。应该指出，为t的单调递增函数，可按正态分布、对数正态分布和指数分布等函数来表示。通常 是服从指数分布。写成公式：式中：单位时间内完成维修的瞬时概率，即修复率，其倒数1/为平均维修时间。与维修度相反的概念是不可维修度，即修不好的可能性，用 表示，故有 。可靠度是研究机械系统、设备、零部件由正常状态向故障状态变化的可能性；而维修度则相反，它是由故障状态向正常状态变化的可能性。2连续时间指标主要有：1）平均事后维修时间 故障发生后，整个维修过程所需要的时
49、间即为事后维修时间。平均事后维修时间则是屡次事后维修时间的平均值，即 式中：平均事后维修时间；第i次故障的修复时间；发生故障的总次数。连续时间指标 2）平均预防维修时间 它是完成预防维修工程所用的平均连续时间，即预防维修总时间与预防维修次数的比值。3）平均维修时间 包括事后维修和预防维修所需要的平均连续时间，即维修总时间与维修次数的比值。4）后勤保障延误时间 它是因等待备件、材料、运输等所延误的时间。5）行政管理延误时间 由于行政管理性质的原因使维修工作不能按时进行而延误的时间。6）维修停机时间 它是发生故障所需要的停机修复时间，包括平均维修时间、后勤保障延误时间和行政管理延误时间。3工时指标
50、 包括机械设备或零部件每工作一小时、一个月、一个周期所用的维修工时，以及每项维修措施所用的维修工时。4维修频率指标 它关系到能否使机械设备对维修的要求减少到最低限度。可靠性特征量中的故障率 和平均故障间隔时间（MTBF）是确定事后维修频率的依据。1）平均维修间隔时间 它是各类维修活动（事后、预防）之间的平均工作时间，是确定机械设备在某一特定的瞬间维持其正常功能的概率，即有效度的主要参数。2）平均更换间隔时间 它表示某零部件或总成更换的间隔平均时间，是确定备件需要量的一个重要参数。5维修费用指标 机械设备的寿命周期费用是一项综合性的货币形态价值预测指标，可分解为购置费（原值）、使用费、维修费和停