机电设备维修工艺学教案.pdf

第 一 讲： 【授课日期】 【周次】 【星期】 教学内容 ：第一章 机械零件失效的模式及其机理 1.1 机械零件的磨损 教学目标 ： 1、了解机械零件的磨损的概念。 2 、掌握机械零件的磨损的类型。 教学重点 ： 1、了解机械零件的磨损的概念。 2 、掌握机械零件的磨损的类型。 教学难 点 : 机械零件的磨损的类型。 教学方法 ：讲解法，演示法。 教学准备 ：课件，挂图 课时分配 ： 1. 组织教学： 3 ； 2. 复习提问： 5 ； 3. 引入新课： 2 ； 4. 讲授新课： 85 ； 5. 小结作业： 5 。 教学过程 ： 引入部分 ： 据估计，世界上的能源消耗中有 1/3~1/2 是由于摩擦和磨损造成的，因此降低机械磨损就能极大地节约能 源。 教学内容正文 一、金属零件表面损伤失效 零件的表面损伤破坏主要是磨损、腐蚀和接触疲劳。腐蚀是发生在金属表面的一种电化学或化学侵蚀现 象。腐蚀的结果是使金属表面产生锈蚀，从而使零件表面遭到破坏。与此同时，对于承受交变应力的零 件，还要引起腐蚀疲劳的现象。 1、机械零件的磨损损伤 磨损是两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。通常将磨损分为粘着磨损、磨料 磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种形式。 （1 ）粘着磨损 当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转 移到另一个表面所引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。 （2 ）磨料磨损 磨料磨损又称磨粒磨损。它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比 另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损，其特征是在接触面上有明显的切削痕 迹。磨料磨损是十分常见又是危害最严重的一种磨损。其磨损速率和磨损强度都很大，致使机械设备的使 用寿命大大降低，能源和材料大量损耗。 （3 ）疲劳磨损 疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗 粒的一种磨损。 （4 ）腐蚀磨损 在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀产物剥的应力一般 都低于材料的屈服强度或抗拉强度，按静强度设计的标准应该是安全的。但实际中，在重复及交变载荷的 长期作用下，机件或零件仍然会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂，它是一种普通而严重的失效形式。在 实际失效件中，疲劳断裂占了较大的比重，约 80 ％一 90 ％。 4 、环境断裂 实际上机械零部件的断裂，除了与材料的特性、应力状态和应变速率有关外，还与周围 的环境密切相关。尤其是在腐蚀环境中，材料表面或裂纹边沿由于氧化、腐蚀或其它过程使材料强度下 降，促使材料发生断裂。可以看出，环境断裂是指材料与某种特殊环境相互作用而引起的具有一定环境特 征的断裂方式。环境断裂主要有应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变、腐蚀疲劳断裂和冷却断裂等。 二、金属零件的变形失效 塑性变形：机械零件在外载荷作用下，当其所受应力超过材料的屈服极限时，就会发生塑性变形。在设计 机械零件时，一般不允许发生塑性变形。机械零件发生塑性变形后，其形状和尺寸产生永久的变化，破坏 零件间的正常相对位置或啮合关系，产生振动、噪音、承载能力下降，严重时，机械零件，甚至机器不能 正常工作。例如，齿轮的轮齿发生塑性变形，不能满足正确啮合条件和定传动比传动，在运转时将产生剧 烈的振动和噪音；弹簧发生塑性变形后，直接导致丧失其功能。 弹性变形：零件在载荷作用下，将发生弹性变形，如弯曲变形、扭转变形、拉伸变形等。过大的弹性变形 将导致零件失效，如机床主轴弹性变形过大，将造成被加工零件精度下降。 二、金属零件表面损伤失效 零件的表面损伤破坏主要是磨损、腐蚀和接触疲劳。腐蚀是发生在金属表面的一种电化学或化学侵蚀现 象。腐蚀的结果是使金属表面产生锈蚀，从而使零件表面遭到破坏。与此同时，对于承受交变应力的零 件，还要引起腐蚀疲劳的现象。 1、机械零件的磨损损伤 磨损是两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。通常将磨损分为粘着磨损、磨料 磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种形式。