工程機械維修李德泉目錄第一章機械設備的老化與故障理論第二章可靠性理論與維修理論第三章摩擦與潤滑第四章機械零件的失效分析第五章機械零件的修復技術與再制造第六章典型零件的修復第七章機械修理過程的主要工藝及修理管理第八章現(xiàn)在柴油機典型修理裝配工藝第九章工程機械底盤修理課程概述工程機械的高精度、自動化、復雜化的發(fā)展，使得其維修比較困難，同時有促進了以檢測與診斷技術為基礎、可靠性為中心、多種維修方式相結合的維修模式的更快發(fā)展。工程機械銷售的發(fā)展要求服務技術手段的提高，也就要求服務人員對故障理論的理解。工程機械的發(fā)展勢必會促進工程機械再制造工程的發(fā)展。這些都要求工程機械專業(yè)的學生對于工程機械維修理論和方法進行系統(tǒng)的學習，《工程機械維修》是工程機械專業(yè)的一門專業(yè)課，主要解決工程機械維修理論和維修方法的系統(tǒng)學習。它是在學習專業(yè)基礎課和相應的專業(yè)課的條件上，對于所學專業(yè)知識，結合工程機械專業(yè)特點，進行系統(tǒng)的整合，所以學生在學習本門課時，必須對于原來學習過的知識進行復習、總結。對于擴充知識進行資訊整合。維修的發(fā)展方向概論1.對維修重要性的認識逐步提高2.維修的方式逐步改革3.檢測技術發(fā)展迅速4.儀器檢測與經(jīng)驗判斷相結合，簡易檢測與精密檢測相結合5.檢測儀器的使用簡單化6.檢測技術軟件的開發(fā)與應用普及化7.檢測標準逐步建立，國產化檢測設備發(fā)展迅速8.維修新技術、新工藝與成熟的維修技術相結合9.舊件修復專業(yè)化已得到重視10.維修管理人員的培訓引起重視11.逐步采用“以可靠性為中心的維修分析方法”12.機械設備修理工作的原則“預防為主，定期檢測，視情修理”廣泛推行學習方法一、必須搞懂的，需要掌握的；二、不光要搞懂，而且要記憶；三、只要了解，懂得資訊。第一章機械設備的老化與故障理論第一節(jié)機械設備的老化及起因第二節(jié)老化規(guī)律及補償?shù)谌?jié)機械故障理論概述第四節(jié)故障理論及故障規(guī)律教學目的：1、理解機械的老化及老化規(guī)律2、掌握故障產生機理及故障規(guī)律

4課時第一節(jié)機械設備的老化及起因老化的分類1、有形老化2、無形老化老化的數(shù)量指標老化的起因1、周圍介質能量的作用2、機械內部機械能的作用3、在制造中聚集在機械零件材料內部的潛伏能量的作用1、1機械設備的老化機械設備無論設計和制造得多么完美，都會隨著長期的使用、保管或閑置過程產生工作能力下降，精度降低，價值貶低，可靠性降低等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為老化（或劣化）。研究老化的規(guī)律，研究對機械設備造成有害作用的根源及相應對策是機械維修的重要內容及理論基礎。1、2老化的分類（一）有形老化

第Ⅰ種有形老化一般表現(xiàn)在：

1）零部件的原始尺寸，甚至形狀發(fā)生改變；

2）零部件之間的公差配合性質發(fā)生變化，精度降低；

3）零件破壞。1、2老化的分類正常老化指的是在正常使用條件下發(fā)生的不可避免的老化，如機械摩擦磨損不正常老化指的是在一般情況下可以避免的一類老化，若非正常的快速磨損或災難性磨損。對于不正常老化應采取各種措施消除其根源和發(fā)生的條件；對于正常老化則應設法減緩其產生和發(fā)展的過程速率。第Ⅰ種有形老化與使用時間和強度有關。1、2老化的分類第Ⅱ種有形老化為：由于自然力的作用，在保管和閑置過程中造成變形、金屬銹蝕、材料老化變質等。1、第Ⅱ種有形老化與閑置時間和保管狀態(tài)有關，時間久了會自然喪失精度和工作能力。

2、技術進步常與提高速度、壓力、載荷和溫度相聯(lián)系，這些會加劇機械的有形老化

3、當機械老化到一定程度時，其使用價值降低，使用費用提高。1、2老化的分類（二）無形老化1．由于科技進步使生產率提高，勞動耗費降低，生產工藝改進，增大生產規(guī)模等原因，雖機械設備的技術結構和經(jīng)濟性能并未改變，但再生產該種機械的價格降低，而使其貶值的現(xiàn)象，叫做第Ⅰ種無形老化。2．由于不斷出現(xiàn)結構更合理、技術性能更佳、效率更高、經(jīng)濟效益更好的新型機械設備，使原機械顯得技術陳舊、功能落后而產生的經(jīng)濟老化（原機械的價值相對降低）稱作第Ⅱ種無形老化。1、2老化的分類無形老化是社會生產力發(fā)展的結果，老化愈快，說明科技進步愈快。因此對無形老化我們不能防止它，而應認真研究其規(guī)律，使機械購入后，盡早盡快投入使用，提高利用率，在經(jīng)濟壽命期間內創(chuàng)造更多的價值，取得較高的經(jīng)濟效益。1、2老化的分類K1K11、4老化的起因無形老化的產生主要是因為科技進步引起。引起有形老化的原因較多，從能量的角度考察可歸納為三類：一、周圍介質能量的作用。1．熱能；2．化學能；3其它形式的能量；4．操作和修理機械的人員因誤操作或操作不合要求。二、機械內部機械能的作用。三、在制造中聚集在機械零件內部潛伏作用的能量。思考題設備產品為什么會有“老化”,舉出生活中老化的例子。第二節(jié)老化的規(guī)律及補償老化的共同規(guī)律1、零件壽命的不平衡性和分散性2、機械設備的地區(qū)性和遞減性3、機械·設備·性能和效率的遞減性4、材料性能的不可遞減性老化過程的分類老化后的補償2、1老化的共同規(guī)律（一）零件壽命的不平衡性和分散性（二）機械設備壽命的地區(qū)性和遞減性（三）機械設備性能和效率的遞減性（四）材料性狀的不可逆性2、2老化過程的分類根據(jù)老化過程涉及到的是零件整體或者僅僅是零件表面層，并按外部特征（損傷類型）進行分類。損傷是機械零件發(fā)生諸如磨損、變形、腐蝕、斷裂、老化等等現(xiàn)象的通稱。在上述分類中零件整體可能發(fā)生破壞、變形和材料性能變化，其中破壞是最具危險和災難性的老化過程。而零件的表面層由于直接受到溫度、介質和機械等外部作用，最易發(fā)生老化。2、3老化后的補償機械設備老化形式與其補償形式的相互關系思考問題根據(jù)已學的機、電、液、柴知識說明老化的一般規(guī)律第三節(jié)機械故障的理論概述機械故障的定義機械故障的分類機械故障的度量1、累計故障率2、故障密度3、故障率4、平均故障間隔時間和平均壽命時間3、1機械故障的定義機械設備（系統(tǒng)）或零部件喪失了規(guī)定功能的狀態(tài)，通常把機械喪失規(guī)定的功能稱為功能故障，簡稱故障。故障是不合格的狀態(tài)。對于故障，應明確規(guī)定的對象﹑規(guī)定的時間﹑規(guī)定的條件規(guī)定的功能和一定的故障程度。如一定的故障程度應從定量的角度來估計功能喪失的嚴重性。通常見到的發(fā)動機發(fā)動不起來，汽車剎車不靈，機械傳動系統(tǒng)運轉不平穩(wěn)，發(fā)動機的功率降低，工作機械的工作能力下降，燃料和潤滑油的消耗量異常增加等都是機械故障的表現(xiàn)形式，當其超出了規(guī)定的指標，即發(fā)生了故障。3、2故障的分類機械設備的故障可從不同的角度進行分類，我們按其性質、原因、影響程度、故障發(fā)生時間等做分類不間斷故障能量角度看機械故障產生的框圖3、3故障的量度（了解內容）（三）故障率

1．瞬時故障率產品在某一瞬態(tài)時t的單位時間內發(fā)生故障的概率，叫做瞬時故障率，有時簡稱故障率用表示。

2．平均故障率產生在某一段時刻內單位時間發(fā)生故障的概率，叫做平均故障率，以表示。

故障率是單位時間內故障數(shù)與殘存數(shù)的比值，故障密度是單位時間內故障數(shù)與總數(shù)的比值，比反映故障情況更靈敏。

根據(jù)不同的變化規(guī)律，故障率可分為常數(shù)型、負指數(shù)型、正指數(shù)型和浴盆曲線型等四種類型。負指數(shù)曲線浴盆曲線3、3故障的量度（四）平均故障間隔期（MTBF）和平均壽命時間（MTTF）可修復產品在相鄰兩次故障間的平均時間稱為平均故障間隔時間MTBF。平均故障間隔時間越長，說明機械工作越可靠。對不可修復產品，從開始使用到失效前的平均工作時間，叫做平均壽命時間MTTF。壽命服從于指數(shù)分布的產品，當工作到平均故障間隔期MTBF或平均壽命時間MTTF時，不出故障的數(shù)量只占總數(shù)的36.8%；而壽命服從正態(tài)分布的產品，工作到該時間時，未出故障的占總數(shù)的50%。思考題幾種壽命規(guī)律曲線如何而來第四節(jié)故障理論和故障規(guī)律故障理論故障規(guī)律1、基本規(guī)律2、故障模式3、故障的影響因素4、1故障理論故障理論揭示了機械設備在使用過程中的運動規(guī)律，它包括故障統(tǒng)計分析（故障宏觀理論）和故障物理分析（故障微觀理論）。

1．故障統(tǒng)計分析應用可靠性理論、統(tǒng)計技術和方法，從宏觀現(xiàn)象上定性和定量地描述分析機械設備運動過程的模型、特點和規(guī)律性。故障統(tǒng)計分析包括故障的分類，故障分布和特征量，故障的邏輯決斷等。

2．故障物理分析從微觀和亞微觀的角度分析研究故障從發(fā)生、發(fā)展到形成的過程，故障的機理、形態(tài)、規(guī)律及影響因素。故障物理分析包括故障機理和故障形態(tài)兩個方面。4、1故障理論

故障機理是研究機械設備發(fā)生故障的原因及其發(fā)展規(guī)律即劣化理論。故障形態(tài)的研究，是把故障機理和故障分析的研究，歸結到故障的具體形態(tài)、類型和模式上。故障機理和故障類型的分析是維修策略，包括維修方式、管理體制、改造和更新的決策依據(jù)，是維修技術的基礎理論，對維修技術的應用和發(fā)展有重要的影響。4、2故障規(guī)律（整機）基本規(guī)律：最常見的機械故障率隨時間變化的規(guī)律，如浴盆曲線圖。機械設備在工作的初期由于設計、制造的不完善，工藝缺陷和裝配調整缺陷而故障率較高，且故障率隨時間的增加而迅速下降呈漸減型。機械經(jīng)過早期故障階段后，由于機械使用環(huán)境的偶然變化、操作時的人為差錯、管理不善造成的“潛在缺陷”、維護不良、零部件缺陷等均可造成隨機分布的偶發(fā)故障，因此，隨機故障期內的故障率低而穩(wěn)定，近似為常數(shù)。這一階段是機械最佳工作時期，機械的使用壽命基本上由此階段決定。在機械使用后期，由于機械中的主要零部件的各種磨損、疲勞、老化、蝕損等的累積達到一定程度，機械的故障率便隨運轉時間的增加不斷增大，且上升越來越快，呈漸增型，機械進入耗損故障階段。4、2故障規(guī)律（零部件）對于由數(shù)量眾多的零部件組成的機械設備，因各零部件結構特點和工作性質不同，其參數(shù)隨時間變化的速率和極限指標也各不相同。如果用一組曲線表示各零部件的參數(shù)變化規(guī)律，即可根據(jù)各零部件達到極限指標的時刻而得到機械設備的故障分布規(guī)律。零部件狀態(tài)參數(shù)的變化與故障密度

在圖中，用坐標表示零部件的狀態(tài)參數(shù)，是極限值，用直線近似地表示各個零部件的狀態(tài)參數(shù)隨時間變化的情況。當然實際的參數(shù)變化規(guī)律大多不是線性的。一般規(guī)律可寫成公式：4、2故障規(guī)律故障模式故障必定表現(xiàn)為一定的物質狀況及特征，它們反映出物理的、化學的異?，F(xiàn)象，這些物質狀況及特征稱為故障模式。常見的故障模式按以下幾方面進行歸納：

1）屬于機械零部件材料性能方面的故障：包括疲勞、斷裂、裂紋、蠕變、變形、材質劣化等；

2）屬于化學、物理狀況異常方面的故障：包括腐蝕、油質劣化、絕緣絕熱劣化，導電導熱劣化、溶融、蒸發(fā)等；

3）屬于機械運動狀態(tài)方面的故障；包括振動、滲漏、堵塞、異常噪聲等；

4）多種原因的綜合表現(xiàn)：如磨損等。此外，還有配合件的間隙增大或過盈喪失，固定和緊固裝置松動與失效等4、2故障規(guī)律故障的影響因素

1）設計

2）材料選擇

3）制造質量

4）裝配質量

5）合理維修

6）正確使用

（1）載荷

（2）環(huán)境（3）保養(yǎng)和操作思考題故障理論是如何揭示故障的。找到實際例子中，看到的故障規(guī)律。作業(yè)1、什么是“老化”？2、老化的分類？3、“老化”的原因？4、“老化”與“故障”的區(qū)別？5、第一種有形老化和第二種有形老化的區(qū)別？第二章可靠性理論與維修理論第一節(jié)可靠性理論概述第二節(jié)系統(tǒng)的可靠性及可靠性理論在機械維修中的應用第三節(jié)維修性理論第四節(jié)維修思想、方式及發(fā)展趨勢教學目的：1、理解機械的可靠性及維修性2、掌握二性對維修工作的指導

4課時第一節(jié)可靠性理論概述可靠性的概念常用可靠性度量指標1、1可靠性的概念

可靠性是對產品投入使用時無故障工作能力的度量，是產品的一種時間質量指標?？煽啃允求w現(xiàn)產品耐用和可靠程度的一種性能。機械設備的可靠性又分為固有可靠性、使用可靠性和環(huán)境可靠性三方面。

固有可靠性是指機械設備在設計、制造后所具有的可靠性。固有可靠性是機械設備所能達到的可靠性的最高水平

使用可靠性是機械設備在使用和維修過程中表現(xiàn)出來的可靠性。由于各種因素的影響，機械設備的使用可靠性與其固有可靠性會有很大的差別

環(huán)境可靠性是機械設備在周圍環(huán)境的影響下所具有的可靠性。1、1可靠性的概念可靠性問題的研究主要有兩個方面：一是研究可靠性的數(shù)學估計方法和使用信息的統(tǒng)計處理方法等；二是研究故障物理學（磨損、疲勞、腐蝕等）、機械及零部件有關計算和各種保證機械設備可靠性的工藝方法、維修管理措施等。1、2常用可靠性量度指標機械設備可靠性的主要量度指標有：可靠度、不可靠度、累積故障率、故障率、平均故障間隔時間、平均壽命、有效度等。任何一個量度指標能表示可靠性的某一個特征方面，對不同的機械設備要使用不同的量度指標。1、2常用可靠性量度指標1．可靠度可靠性用概率表示時稱為可靠度?？煽慷仁且粋€隨時間變化的函數(shù)，用R(t)表示?？煽慷鹊淖畲笾禐?，稱為100%地可靠；最小值為0，稱為完全不可靠?？煽慷纫部梢岳斫鉃樵谝?guī)定條件下和規(guī)定的時間內，不發(fā)生任何一個故障的概率，故有人把可靠度叫做無故障工作概率（或可靠性函數(shù)）。顯然可靠度與不可靠度（累積故障率）構成一個完整事件組，即有N個相同零件，當達到工作時間t時，有n(t)個零件失效，仍能正常工作的零件為N-n(t)個，則零件的可靠度為：可靠度與不可靠度和隨時間的變化曲線故障密度與可靠度與不可靠度的關系可靠度與不可靠度及故障密度的關系見圖。

可以推出，可靠度可用故障密度與瞬時故障率之比來表達，即

2．有效度它是指機械設備或零部件在某種使用條件下和規(guī)定時間內保持正常使用狀態(tài)的概率?？捎脭?shù)學式表示，即：

在這個指標下，雖然機械產生了故障，但是只要在規(guī)定的時間內修復完畢，保證機械能恢復正常工作，就是可靠有效的。由于正常工作時間與停機故障時間都是隨機的，因此有效度也是一隨機函數(shù)。可靠性的經(jīng)濟指標常用的經(jīng)濟量度指標1）費用比：

2）可靠性經(jīng)濟指標：

式中——新設備的造價；——設備使用，維修和修理的總費用；——機械的使用期限。零件可靠度的分類等級及應用情況見下表思考題實際工作中，如何知道設備的可靠度。第二節(jié)系統(tǒng)的可靠性及可靠性理論在機械維修中的應用系統(tǒng)的可靠性可靠性理論在維修中的應用1、以可靠性原理指導機械維修2、通過改進型修理提高機械的可靠性3、以可靠性原理指導維修制度的改革4、以可靠性技術預測機械故障的概率5、以可靠性指導維修情報的反饋2、1系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)可靠性是建立在系統(tǒng)中各個單元間的作用關系和這些單元所具有的可靠性基礎之上的。根據(jù)單元在系統(tǒng)中的聯(lián)接方式不同，可分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)組合三類。

1．串聯(lián)系統(tǒng)若組成系統(tǒng)的各單元，只要有一個發(fā)生故障，系統(tǒng)就不能完成規(guī)定的功能，這種系統(tǒng)稱串聯(lián)系統(tǒng)。

串聯(lián)系統(tǒng)n個單元的可靠度分別為時，其系統(tǒng)可靠度為：

n-1n系統(tǒng)的可靠性2．并聯(lián)系統(tǒng)若組成系統(tǒng)的各個單元中，只要其中還有一個單元在起作用，就能維持整個系統(tǒng)繼續(xù)工作，稱為并聯(lián)系統(tǒng)，又稱冗余系統(tǒng)。若n個單元同時投入運轉，有一個出現(xiàn)故障，其它單元還能維持的稱工作儲備并聯(lián)系統(tǒng)。如果n個單元中只有一個投入運轉，當該單元損壞之后，可換成另一個單元運轉，系統(tǒng)不受影響，叫做非工作儲備并聯(lián)系統(tǒng)，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：

3．混聯(lián)系統(tǒng)（串并聯(lián)組合系統(tǒng)）混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)子系統(tǒng)和并聯(lián)子系統(tǒng)組合而成。它分兩種，一是串并聯(lián)系統(tǒng)；另一是并串聯(lián)系統(tǒng)。串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計算是先將并聯(lián)單元系統(tǒng)轉化成一個等效的系統(tǒng)，然后再按串聯(lián)系統(tǒng)計算。并串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度則先分別計算串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度，然后再按并聯(lián)系統(tǒng)計算。2、2可靠性理論在維修中的應用

（一）以可靠性原理指導機械維修生產（二）通過改進性修理提高機械的可靠性機械維修行業(yè)廣泛提倡改進性修理。不是按照機械設計時的原樣簡單地予以恢復，而是在修理的同時對機械的部分總成或部件加以現(xiàn)代化改造，用可靠性更高的總成或部件取代原來的總成或部件，提高機械的可靠性。（三）以可靠性原理指導維修制度的改革（關鍵點）在機械使用、維修部門往往有這樣一種錯誤概念，認為提高維修頻率、縮短維修間隔時間能提高機械的可靠性，可以減少故障。其實不然，從浴盆曲線可以明顯看出其概念性的錯誤。維修頻率對故障率的影響2、2可靠性理論在維修中的應用（四）以可靠性技術預測機械故障的概率預測就是根據(jù)過去和現(xiàn)在估計未來，根據(jù)已知推測未知。

（五）以可靠性原理指導機械維修情報的反饋機械設計中，其可靠性設計是否合理，機械制造時是否實現(xiàn)了設計時賦予機械的可靠性，都要通過大量使用、維修情況的統(tǒng)計分析才能知道。機械維修工作者要認真總結機械可靠性方面存在的問題，及時向設計、制造部門進行反饋。機械維修中是否恢復了該機的可靠性指標，要到使用階段去檢驗。機械修理先行工序工藝的合理性，要到修理后續(xù)工序去了解。運用初期使用的合理性，要到使用后期才能發(fā)現(xiàn)。這種產生問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的時差，要求認真組織好關于可靠性情報的反饋系統(tǒng)。思考題怎樣來理解維修頻率越高，有時反而增加設備的故障率。第三節(jié)維修性理論概述1、定義2、評定指標影響維修性的主要因素及提高途徑1、影響維修性的主要因素2、提高維修性的主要途徑1、1概述

要做好機械設備維修工作，需要三個條件，又稱維修三要素，即：（1）機械設備的維修性；（2）維修人員的素質和技術；（3）維修的保障系統(tǒng)，包括人力、技術、測試裝置、工具、各種材料供應等。1、1概述定義：機械設備在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力稱維修性。維修是指維護或修理進行的一切活動，包括保養(yǎng)、修理、改裝、翻修、檢查等。維修性：

機械設備在維修方面具有的特性或能力；反映發(fā)生故障后進行維修的難易程度；是維修需要付出的工作量大小、人員多少、費用高低以及維修設施先進或落后的綜合體現(xiàn)；是由設計、制造等因素決定的一種固有屬性，直接關系到機械設備的可靠性、經(jīng)濟性、安全性和有效性；是機械設備三項基本性能參數(shù)之一，它和使用性一樣重要。1、1概述評定指標：1．維修度它是定量地評定維修性的尺度?？尚迯偷臋C械系統(tǒng)、設備和零部件等，在規(guī)定的條件下進行維修，在規(guī)定的時間內恢復到正常狀態(tài)完成的修復概率，稱維修度，用表示。設t為規(guī)定的維修時間，為實際維修所用的時間，是隨機變量，則維修度就是在時間內完成維修的概率，即

2．延續(xù)時間指標主要有：

2）平均預防維修時間它是完成預防維修項目所用的平均延續(xù)時間，即預防維修總時間與預防維修次數(shù)的比值。

3）平均維修時間包括事后維修和預防維修所需要的平均延續(xù)時間，即維修總時間與維修次數(shù)的比值。

4）后勤保障延誤時間它是因等待備件、材料、運輸?shù)人诱`的時間。

5）行政管理延誤時間由于行政管理性質的原因使維修工作不能按時進行而延誤的時間。

6）維修停機時間它是發(fā)生故障所需要的停機修復時間，包括平均維修時間、后勤保障延誤時間和行政管理延誤時間。

3．工時指標包括機械設備或零部件每工作一小時、一個月、一個周期所用的維修工時，以及每項維修措施所用的維修工時。

4．維修頻率指標它關系到能否使機械設備對維修的要求減少到最低限度?？煽啃蕴卣髁恐械墓收下屎推骄收祥g隔時間（MTBF）是確定事后維修頻率的依據(jù)。

1）平均維修間隔時間它是各類維修活動（事后、預防）之間的平均工作時間，是確定機械設備在某一特定的