工程机械修理课件.ppt

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基础。作为工程机械技术人员，除应掌握机械设计、制造及技术基础。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，避免不必要的修理，提高机械的完好率，推动维修方式的向前发避免不必要的修理，提高机械的完好率，推动维修方式的向前发展。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、综合化等方向发展，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、本课程的基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基本原理及方法等知识及技能，除要求学生掌握基本的理论知识外，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，编制机械修理的计划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，发展维修理论与技术打好坚实的基础。本课程的基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基本的维修理论体系，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基本原理与方法。四、课程内容1机械维修的基础理论；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（现代表面技术）、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表面工程与维修 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次作业，以此作为学生考试的平时成绩次作业，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的考核之一。课堂考勤完成作业情况课程成绩课程成绩30。该课程结束后选择合适时间进行考该课程结束后选

8、择合适时间进行考试（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。主要章节概论第一部分 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部分 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部分第三部分 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 主要章节第四部分第四部分.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、的检验第五部分第五部分.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.维修的发展方向1.对维修重要性的认识逐步提高2.维修的方式逐步改革3.检测技术发展迅速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.检测技术软件的开发与应用普及化7.检测标准逐步建立，国产化检测设备发展迅速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

10、防为主，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部分第一部分 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机械设备的老化与故障理论论第一节 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基础。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

11、变化、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避免的老化，正常老化指的是在正常使用条件下发生的不可避免的老化，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避免的一类老化，若非不正常老化指的是在一般情况下可以避免的一类老化，若非正常的快速磨损或灾难性磨损。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产

12、生和发展的过程速率。第对于正常老化则应设法减缓其产生和发展的过程速率。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 当

13、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。当有形老化达到机械丧失工作能力，通过修理也当有形老化达到机械丧失工作能力，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，劳动耗费降低，生产工艺改

14、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发展的结果，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化

15、第二无有形老化正常老化不正常老化010)1)(1(1 1)1(KKKPRKKKKKKR100101)1)(1(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；，表明机械设备已无价值；若 ，则 ，此时机械设备不再具有维修的意义RK 10K0,1KRKRK 10K1K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为机械设备的残余值为机械设备的残余值 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

16、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

17、.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表面层，并按外部特征（损伤类型）进行分类。损伤是机械零件发生诸如磨损、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。而零件的表面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。项项目目老化过程的外老化过程的外部特征部特征（损伤类型）（损伤类型）老化过程的不同类别老化过程的不同类别零零件件整整体体破破 坏坏韧性破坏、脆性破坏韧性破坏、脆性破坏变变 形形塑性变形、蠕变、弯曲、扭曲塑性变形、蠕变、弯曲、扭曲材料性能变化材料性能变化材料组织、化学成分、

18、机械性能、塑性、污材料组织、化学成分、机械性能、塑性、污染程度（燃料油、染程度（燃料油、润滑油）等变化润滑油）等变化零零件件表表面面磨磨 损损磨损（擦伤）、表面层疲劳、挤压损伤、材磨损（擦伤）、表面层疲劳、挤压损伤、材料转移料转移腐腐 蚀蚀锈蚀、浸蚀、气蚀、烧蚀、裂纹腐蚀锈蚀、浸蚀、气蚀、烧蚀、裂纹腐蚀粘粘 着着粘着（粘附、内聚、吸附、扩散）、积垢、粘着（粘附、内聚、吸附、扩散）、积垢、粘结粘结表面层性能的表面层性能的变化变化粗糙度、硬度、应力状态、反射能力等变化粗糙度、硬度、应力状态、反射能力等变化老化过程的分类老化过程的分类 机械设备老化形式机械设备老化形式可消除性的可消除性的有形老化有形

19、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 新新现代化现代化机械设备老化的补偿方式机械设备老化的补偿方式机械设备老化形式与其补偿形式的相互关系机械设备老化形式与其补偿形式的相互关系三、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

20、定量的角度来估计功能丧失的严重性。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。故障类别故障类别故障定义故障定义间断性故障间断性故障短期内丧失某些功能，稍加修理调试就能恢复，不需要换零件短期内丧失某些功能，稍加修理调试就能恢复，不需要换零件永久性故障永久

21、性故障某些零件已损坏，需要更换或修理才能恢复某些零件已损坏，需要更换或修理才能恢复早发性故障早发性故障产品由于设计、制造、装配、调试缺陷而引起的故障产品由于设计、制造、装配、调试缺陷而引起的故障突发性故障突发性故障通过事前测试或监控不能预测到的故障，其特点是具有偶然性和突发性通过事前测试或监控不能预测到的故障，其特点是具有偶然性和突发性渐进性故障渐进性故障通过事前测试或监控可以预测到的故障通过事前测试或监控可以预测到的故障复合型故障复合型故障包括早发性、突发性、渐进性故障的特征，故障发生的时间不定包括早发性、突发性、渐进性故障的特征，故障发生的时间不定功能故障功能故障产品不能继续完成自己功能的

22、故障，可直接感受或测定产品不能继续完成自己功能的故障，可直接感受或测定潜在故障潜在故障故障逐渐发展，但尚未在功能方面表现出来，却又接近萌芽，能够鉴别故障逐渐发展，但尚未在功能方面表现出来，却又接近萌芽，能够鉴别人为故障人为故障由于设计、制造、修理、使用、运输、管理等方面存在问题，使机械丧失功能的故障由于设计、制造、修理、使用、运输、管理等方面存在问题，使机械丧失功能的故障错用性故障错用性故障不按规定的条件使用机械而导致的故障不按规定的条件使用机械而导致的故障先天性故障先天性故障机械本身因设计、制造、选用材料不当等造成某些薄弱环节而引发的故障机械本身因设计、制造、选用材料不当等造成某些薄弱环节而

23、引发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损、老化、疲劳等导致的故障机械由于受内外部自然因素影响引起磨损、老化、疲劳等导致的故障致命故障致命故障可能导致人身伤亡，引起机械报废或造成重大经济损失的故障可能导致人身伤亡，引起机械报废或造成重大经济损失的故障严重故障严重故障严重影响机械正常使用，较短的有效时间内无法排除的故障严重影响机械正常使用，较短的有效时间内无法排除的故障一般故障一般故障明显影响机械正常使用，较短的有效时间可以排除的故障明显影响机械正常使用，较短的有效时间可以排除的故障轻度故障轻度故障轻度影响机械正常使用，能在日常保养中用随机工具轻易排除的故障轻度影响机械正常使

24、用，能在日常保养中用随机工具轻易排除的故障完全性故障完全性故障导致完全丧失功能故障（广义而言，随使用情况而定）导致完全丧失功能故障（广义而言，随使用情况而定）部分性故障部分性故障导致某些功能丧失的故障导致某些功能丧失的故障随机故障随机故障故障发生的时间是随机的故障发生的时间是随机的有规则故障有规则故障故障的发生有一定规律故障的发生有一定规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

25、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产生有害过程能量是否足已产生有害过程发生的有害过程是否会引起损伤发生的有害过程是否会引起损伤损伤是否会使输出参数变化损伤是否会使输出参数变化参数是否在允许的极限范围内参数是否在允许的极限范围内发生故障发生故

26、障是是是是是是否否否否否否否否是是不发生故不发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）累积故障率0()()tF tf t dt（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)(tF累积故障率；)(tf故障密度；t时间当01)()(,dttfFt即时ttnNtf)(1)(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

27、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发展的典型规律相吻合。常数型的故障率基本保持不变，是一个常数，它不随时间变化。此时的机械设备或零部件未达到使用寿命，不易发生故障。但某种原因也会导致故障产生，且有随机性。)(t)(tf 各类型的故障率曲线a)常数型 b)负指数型)(t)(ta)b)（四）平均故障间隔期（

28、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）。）。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

29、%；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、发展到形成的过程，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

30、机理故障机理是研究机械设备发生故障的原因及其发展规律即劣化理论。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，是维修技术的基础理论，对维修技术的应用和发展有重要的影响。二、故障规律（一）基本规律 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、操作时的人为差错、管理不善造成的“潜在缺

31、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。这一阶段是机械最佳工作时期，机械的使用寿命基本上由此阶段决定。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、蚀损等的累积达到一定程度，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，即可根据各零部件达到极限指标的时刻而得到机械设备的故障分布规律。如下图所示。在图中，用坐标表示零部件

32、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：0)(ucttuv式中：状态参数；常数；时间；初始参数。)(tuvc、t0u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）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

33、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轴承轴承弯曲、咬合、堵塞、开裂、压痕、卡住、润滑作用下降、弯曲、咬合、堵塞、开裂、压痕、卡住、润滑作用下降、凹痕、刻痕、擦伤、粘附、振动、磨损等凹痕、刻痕、擦伤、粘附、振动、磨损等2 2齿轮齿轮咬合、破碎、移位、卡住、噪声、折断、磨损等咬合、破碎、移位、卡住、噪声、折断、磨损等3 3密封装置密封装置破碎、开裂、老化、变形、损坏、漏泄、破裂、磨损、其破碎、开裂、老化、变形、

34、损坏、漏泄、破裂、磨损、其它等它等4 4液液压压系系统统液压缸液压缸爬行、外泄漏、内泄漏、声响与噪声、冲击、推力不足、爬行、外泄漏、内泄漏、声响与噪声、冲击、推力不足、运动不稳、速度下降等运动不稳、速度下降等油油 泵泵 无压力、压力流量均提不高、噪声大、发热严重、旋转无压力、压力流量均提不高、噪声大、发热严重、旋转不灵活、振动、冲击等不灵活、振动、冲击等电磁换向阀电磁换向阀 滑阀不能移动、电磁铁线圈烧坏、电磁铁线圈漏电、不滑阀不能移动、电磁铁线圈烧坏、电磁铁线圈漏电、不换向等换向等5 5机机械械系系统统（1 1）系统不能起动或在运行中停止运动；）系统不能起动或在运行中停止运动；（2 2）系统失

35、速或空转；）系统失速或空转；（3 3）系统失去负载能力或负载乏力；）系统失去负载能力或负载乏力；（4 4）系统控制失灵；）系统控制失灵；（5 5）系统泄漏严重；）系统泄漏严重；（6 6）系统振动剧烈、噪声异常；）系统振动剧烈、噪声异常；（7 7）某些零部件断裂、烧损、过量变形；）某些零部件断裂、烧损、过量变形；（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）

36、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

37、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。可靠性是体现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。固有可靠性是机械设备所能达到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别 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

38、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

39、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，当达到工作时间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：)(tR1)(0tR1)()(tRtF)(1)(tFtR)(1)(1)()(tFNtnNtnNtR可靠度与不可靠度及故障密度的关系见图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

40、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。)()()(ttftR停机故障时间正常工作时间正常工作时间)(tA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)(tR)(tF)(tf3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。购置费全年维修费费用比)(CRoomETCCKmCoCoT常用可靠性指标常用可靠性指标 序号序号特征量特征量类别类别可靠性指标可靠性指标

41、代代 号号定定 义义1无无故故障障性性首次故障前首次故障前平均工作时间平均工作时间MTTFF 发生首次致命、严重或一般故障时的平均工作时间发生首次致命、严重或一般故障时的平均工作时间平均故障间隔平均故障间隔时时 间间MTBF 可修复机械设备或零部件相邻两次故障之间的平均间隔可修复机械设备或零部件相邻两次故障之间的平均间隔时间时间平均停机故障平均停机故障间隔时间间隔时间DTMTBF 可修复机械设备或零部件相邻两次停机故障的平均工作可修复机械设备或零部件相邻两次停机故障的平均工作时间时间故障率故障率 在每一时间增量里产生故障的次数，或在时间在每一时间增量里产生故障的次数，或在时间t之前尚之前尚未发

42、生故障，而在随后的未发生故障，而在随后的dt时间内可能发生故障的条件时间内可能发生故障的条件概率概率平均百台修理平均百台修理次次 数数RPH 100台机械设备在规定的使用或试验条件下，在某一时台机械设备在规定的使用或试验条件下，在某一时刻或时间范围内，平均百台需要修理的次数刻或时间范围内，平均百台需要修理的次数2维修性维修性平均事后维修平均事后维修时时 间间MTTR 可修复机械设备或零部件使用到某一时刻所有故障排除可修复机械设备或零部件使用到某一时刻所有故障排除的平均有效时间的平均有效时间3耐耐久久性性可靠度可靠度 在规定的使用条件下和规定的时间内，完成规定功能的在规定的使用条件下和规定的时间

43、内，完成规定功能的概率概率累积故障概率累积故障概率 在规定的使用条件下，使用到某一时刻在规定的使用条件下，使用到某一时刻t时发生故障的时发生故障的累积概率，亦称不可靠度累积概率，亦称不可靠度可靠寿命可靠寿命达到某一要求值时的工作时间达到某一要求值时的工作时间平均寿命平均寿命MTTF 机械设备或零部件从开始使用到失效报废的平均使用时机械设备或零部件从开始使用到失效报废的平均使用时间间4有效性有效性有效度有效度 在规定的使用条件下，在某个观测时间内，机械设备及在规定的使用条件下，在某个观测时间内，机械设备及零部件保持其规定功能概率零部件保持其规定功能概率5经济性经济性年平均保修年平均保修费用率费用

44、率PWC 在规定的使用条件下，出厂第一年保修期内，每台机械在规定的使用条件下，出厂第一年保修期内，每台机械设备工厂平均支付的保修费用与出厂销售的比例设备工厂平均支付的保修费用与出厂销售的比例)(t)(tR)(tFRL)(tA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，

45、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；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

46、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基础之上的。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 若组成系统的各单元，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 若组

47、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。若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备并联系统。如果n个单元中只有一个投入运转，当该单元损坏之后，可换成另一个单元运转，系统不受影响，叫做非工作储备并联系统，12n-1n串联系统nRRR、21sRniinsRRRRR121 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

48、先分别计算串联系统的可靠度，然后再按并联系统计算。sRniinsRRRRR121)1(1 )1()1()1(112n12n12m12m12m 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)工作储备并联系统工作储备并联系统 b)非工作储备并联系统非工作储备并联系统 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，

49、而是在修理的同时对机械的部分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改革 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

50、用。五）以可靠性原理指导机械维修情报的反馈 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、制造部门进行反馈。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馈系统。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