《机器维修工程学》教案Word文档下载推荐.docx
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机械零件修复后的性能
12
机械零件修复工艺方案的制定
13
维修性理论概述
14
设备维修管理
年月日
教学
目的
概述本课程的性质、研究领域及范畴，明确本课程的研究目的和
任务，说明本学科的地位和作用；
了解本学科的历史及发展；
了解本学
科目前研究动态及发展领域；
熟悉本课程的主要内容体系，掌握本课程
的学习方法；
激发学生的学习兴趣。
内
容
1、本学科的地位和作用
2、本学科在国民经济发展中的地位和作用
3、本学科在科学结构中的位置和性质、研究对象
4、本学科的领域、概念、目的和任务
5、维修工程学的体系与内容
6、学习要求及方法
教学重点教学难点及教学方法
教学重点：
本学科的研究对象、领域、概念、目的和任务；
课程的体系
与内容。
难点：
如何才能激发学生的学习兴趣。
教学方法：
以机器的发展历史及国外研究现状、学科产生的历史背景的介绍，
同时给以祥实的数据配合说明。
作业思考题讨论题阅读材料
1、本课程的研究目的和任务及对象是什么，研究领域有哪些？
2、本课程有哪几部份构成？
题
后
记
注：
课后记包括学生课堂纪律、教学内容完成情况及教学体会等。
第1页
教学
目的
使之认识到故障理论对维修战略决策及对维修技术的应用和发展的
影响；
掌握维修性基础理论的相关概念、故障的基本分类法和比较法、
故障的一般规律及形成过成；
灌输维修性设计思想。
第一篇机器的故障理论
第一章机器的故障
§
1-1机器故障与可靠性
一、故障的概念1、故障的定义2、故障的相对性3、故障的分类
二、故障与可靠性的关系一）可靠性的概念1、定义2、可靠度、维修度
三、故障的分类1、按形成的时间规律分类2、按因果关席分类
3、按影响后果分类
故障的定义、可靠度、维修度
故障与可靠性的关系
渐发性故障与突发性故障
课堂结合实例讲授，课外指定阅读参考书目
作业思考题讨论题阅读材料
1、何为故障、可靠度、维修度？
2、维修性的基本要求是什么，影响维修性的因素有哪些？
3、渐发性故障与突发性故障的特征与区别是什么？
4、维修效果的影响因素有哪些？
阅读材料：
《汽车维修理论》、《可靠性理论基础》、《机械设备维修工程学》、《维修管理工程学》
第2页
年月日
使学生掌握机器产生故障的机械结构因素即导致结构因素改变的能量
因素，典型的机器寿命故障率曲线
1-2机器故障的形成
一、机器故障的物理成因
一）结构因素1、连接件配合性质的破坏；
2、零件相互位置关系的破坏；
3、机构工作协调性的破坏；
4、零件工作性能方面的缺陷。
二）导致结构因素改变的能量因素
故障产生的总根源
第二章零件的缺陷§
2-1零件的失效形式
机器故障的结构因素分析；
故障规律分析；
故障的一般形成过程
教学难点：
结合实际，举例说明
1．导致机器故障的物理成因有哪些？
2．导致机器故障的结构因素有哪些，试举例说明。
3．机器故障规律有哪几类型，分别加以说明。
第3页
年月日
使学生掌握磨损的概念、摩察的分类、磨损的分类及各类磨损的定义、产生的条件、特点、影响因素
第二节零件的磨损
1、磨损的定义
2、摩察的分类：
干摩察、边界摩察、液体摩察；
产生液体摩察的条件
3、磨损的分类及影响因素
1）摩料磨损定义、产生的条件、特点、影响因素
2）抓粘磨损定义、产生的条件、特点、影响因素
3）腐蚀磨损定义、产生的条件、特点、影响因素
1、磨损、干摩察、边界摩察、液体摩察的定义
2、摩料磨损产生的条件、特点
3、抓粘磨损产生的条件、特点
教学难点：
1、摩察与磨损的关系2、滑动轴承产生液体摩察的条件
举例讲授
1、按零件间介质摩察分哪几种？
希望得到哪一种？
2、摩料磨损、抓粘磨损产生的条件和特点是什么？
第4页
使学生掌握疲劳磨损、微动磨损，穴蚀的定义、产生的条件影响因素
及零件磨损的控制因素，掌握磨损件正确选材的步骤
4）疲劳磨损定义、产生的条件、特点、影响因素
5）微动磨损定义、产生的条件、特点、影响因素
6）穴蚀产生的条件、特点
4、零件磨损的控制
1）控制因素
2）磨损件选材时如何考虑及确定
1、腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损产生的条件及特点
2、如何减少腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损；
3、不同情况下的磨损控制因素及磨损件正确选材的方法
磨损零件正确选材的步骤
以实例辅以理解摩擦理论，从而加深对重点内容的消化；
1、什么叫腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损？
举例说明
2、如何减少腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损？
3、穴蚀是如何形成的？
举例
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了解和掌握形成断裂的机理与形貌特征，为失效分析、事故仲裁提供
依据。
2-3零件变形
一、变形的基本概念、危害、影响因素
§
2-4零件的疲劳破坏
1、疲劳破坏的定义产生的内因和外因形成过程
2、疲劳破坏的特点
3、疲劳断口的特征
4、疲劳破坏的影响因素
1、疲劳破坏产生的内部和外部条件
2、疲劳断口的特征
疲劳断裂的形成机理分析
复习《机械工程材料》的相关内容，说明塑性边形的实质，由此解释、分析疲劳
裂纹的产生与扩展。
观看典型实物照片
1、变形的实质是什么？
有什么危害？
2、疲劳断口分几部分？
其断口有何特点？
试画出断口截面并标识说明。
什么叫疲劳破坏？
说明其形成过程
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了解几种常见农业作业工艺方案特点，掌握各种工艺方案合理选择的方
法。
第三章产品的极限技术状态
3-1机械设备完好标准的主要内容
一、主要性能；
二、精度要求；
三、液压系统；
四、电气系统；
五、动力系统；
六、环境保护和工业卫生；
七、安全可靠；
八、维护保养；
九、配套齐全。
3-2产品极限状态的确定依据
一、产品损伤程度及输出参数的极限状态
一）产品极限状态的分类；
1、使用极限2、允许极限
二）产品输出参数的极限状态；
三）产品损伤程度和输出参数极限状态的关系；
1、Xmax由某一种主要损伤的极限状态确定：
Xmax=KUmax
2、Xmax由若干种元件的损伤之和来确定：
Xmax=
=K1U1mx+K2U2max+…+KnUnmax
3、Xmax与各元件的极限磨损存在复杂函数关系：
二、极限状态确定依据
一）确定原则；
1、技术原则；
2、运行安全原则；
3、经济院则。
二）确定移据：
1、依机械设备的无故障工作概率为标志；
2、用技术经济分析的方法来确定；
3、以机械设备的主要质量指标的劣化程度为依据
三、产品允许极限Ua的确定
T——零件工作时间
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3-3极限技术状态的确定方法
一、生产统计法；
二、生产实验法；
三、实验室研究法；
四、数学分析法
产品损伤程度及输出参数的极限状态；
产品极限状态的分类；
使用极限、允许极限的概念；
产品输出参数的极限状态；
产品损伤程度和输出参数极限状态的关系；
极限状态确定依据；
产品允许极限Ua的确定。
产品损伤程度及输出参数的极限状态的理解；
产品输出参数的极限状态的理解；
产品损伤程度和输出参数极限状态的关系的理解；
产品允许极限Ua的确定
采用实例分析详解，以学生熟悉的机械为例。
通过具体工艺方法的诠释加深理解。
1、机械设备完好标准的主要内容有哪些？
2、产品极限状态的确定依据有哪些？
3、产品极限状态的分几类？
4、产品损伤程度和输出参数极限状态有哪几种关系？
5、极限状态确定原则是什么？
6、极限技术状态的确定方法有哪些
第8页
介绍机械故障诊断的基础知识及原理，故障诊断的研究目的、研究的内
容范畴；
故障诊断与维修性和可靠性的关系等。
学
第四章机械设备的故障诊断
4-1故障诊断基础知识
一、故障诊断的概念
一）定义所谓机械故障诊断就是根据机械设备运行过程中产生的各种信息来判断机械设备是正常运转还是发生了异常现象，也就是识别机器是否发生了故障。
其含义是：
1、定量地掌握设备状态，如设备的性能参数、零件的应力状态、设备性能的劣化和零部件损伤的程度等等；
2、预测设备的可靠性；
3、如果存在异常，则对其原因、部位、危险程度等进行识别和评价，决定维修方法。
故障诊断学：
是以工程数学、可靠性理论、信息理论为基础，以电子计算机、人工智能为手段，以机械故障为主要研究内容，研究机器故障机理、机械诊断理论、方法和检测诊断技术的一门综合应用学科。
包括：
机械故障物理、诊断数学和检测技术等三方面的内容
故障机理：
又称失效理论，是研究机器元件、部件失效机理，即失去功能的物理化学过程和失效模式。
诊断数学：
是研究诊断信息的选择、采集、处理和判断的数学原理与方法。
检测诊断技术：
是诊断理论与方法的一种工程实现，包括检测仪器的研制、无损检测技术、寿命估计与预报技术和诊断系统等。
二）故障诊断学的研究目的、研究范畴
1、目的：
提高设备效率、运行可靠性，延长使用寿命，降低设备全寿命周期费用；
分析故障形成原因，以防患于未然。
2、研究范畴：
大型机械设备、自动化系统一般机械系统。
故障诊断是进行预知维修及预知管理的基础
三）故障诊断的意义
1、机械诊断技术是改革维修制度、实行视情维修的必要手段；
2、是提高维修效率、监督维修质量的迫切需要；
3、是提高运行安全可靠性、保证机器安全的有效手段；
4、提高设备效率、降低全寿命周期费用。
四）机械故障诊断技术的发展
1、故障诊断技术的发展历史：
20世纪60年代末，美国国家宇航局（NASN）创立机械故障预防小组MFPG（MachineryFaultpreventiongroup），英国成立机械保健中心（UK,MechanicalHealthMonitoringCenter）;
2、监视诊断技术的现状：
各个工程领域对故障诊断的敏感程度和需求迫切性并不相同。
目前监视诊断技术主要用于连续生产系统或与产品质量有直接关系的关键设备，如汽轮机、高速离心压缩机等。
这一领域所采用的监视诊断技术可以概括为三类
以检测仪表为主体的监视装置；
Bently序列、Philips序列。
检测仪表配备软硬件分析装置；
所用装置主要是蘋谱分析仪。
计算机辅助监视与诊断系统。
这种系统主要结构是由传感器、接口装置及计算机组成，可以实时监视和自动诊断，对防止突发性故障有利，是工况监视与故障诊断的主要发展领域。
3、机械故障诊断技术的发展趋势：
诊断技术的自动化、智能化水平将进一步提高；
故障诊断将向多参数综合发展；
故障诊断的速度更快，诊断的准确度将进一步提高；
互联网将为故障诊断提供源源不断不断的信息。
二、故障诊断技术的原理和任务
一）机械设备故障技术原理
故障诊断是力学的反问题：
xy
标准图象
重点监视
巡回监视
停机修理
内容：
监视、识别与预测
二）全面诊断的内容
1、预计可靠性与寿命；
2、预计、评估故障及恶化；
3、确定合适的修理时间和方法。
三）机械设备故障诊断技术任务
1、弄清引起机械设备劣化或故障的主要原因——应力状况；
2、掌握机械设备劣化、故障的部位、程度及原因等情况；
3、了解机械设备的性能、强度、效率；
4、预测机械设备的可靠性与寿命。
三、故障诊断技术的方法与分类
一）故障诊断方法
1、按诊断环境分：
离线人工分析、诊断，在线计算机辅助监视诊断
2、按检测手段分：
振动检测诊断法、噪声检测诊断法、温度检测诊断法、压力检测诊断法、声发射检测诊断法、润滑油或冷却液中金属含量分析诊断法、金相分析诊断法
3、按诊断方法原理分：
頻頻域诊断法、时域分析法、统计分析法、信息理论分析法、模式识别法、人工神经网络、专家系统
4、按诊断对象分：
汽轮机故障诊断、压缩即鼓掌诊断、化工机械故障诊断等
二）诊断技术的分类
1、功能诊断和运行诊断；
2、定期诊断和在线诊断；
3、直接诊断和间接诊断；
4、常规诊断和特殊诊断；
5、简易诊断和精密诊断
三）诊断技术的形式：
1、机械设备运转中的检测；
2、机械设备的停机检测
第9页
四、机械诊断参数
机器诊断参数是诊断技术的重要组成部分。
在不解体的条件下直接测量结构参数十分困难，因此必须通过状态参数进行描述。
诊断时用来描述系统、零件和过程性质的状态参数称为诊断参数，它是为达到诊断目的而设定的特征量
一）状态参数与结构参数的关系
机器在使用过程中，其结构参数与状态参数变化有一定涵数关系。
归纳起来有以下几种：
1、渐增曲线：
状态参数随结构参数增大而增大；
2、渐减曲线：
状态参数随结构参数增大而减少：
3、非单值变化曲线：
状态参数在结构参数的变化范围内出现极值；
二）诊断参数的选择
对机器进行状态监测，必须测出与机器有关的信息参数，然后与正常值、极限值进行比较，才能确定目前机器的状态。
因此，诊断的置信程度与诊断参数的选择、测量误差以及评价标准有密切关系。
（信息参数是表征诊断对象状态的所有参数。
）
为了对机器进行准确、快速诊断，诊断参数的选择是主要工作任务之一。
一个结构参数的变化可能引起很多状态参数的变化，究竟选择哪些状态参数作为诊断参数应从技术上和经济上综合分析来确定。
一般选择诊断参数应遵循以下几个原则：
1、诊断参数的多能性一个参数的多能性应理解为它能全面地表征诊断对象状态的能力。
2、诊断参数的反应灵敏性选取的参数在机器发生故障时随着故障趋势而变化，该参数的变化较其它参数更为明显，也就是说，在结构参数变化过程，输出值大的状态参数应优选为诊断参数。
3、诊断参数应呈单值在结构参数的变化范围内，不出现极值的状态参数应优选为诊断参数，也就是说，诊断参数的变化应该是单值递增或递减，即，诊断参数值的大小与故障的严重程度有确定的关系。
4、诊断参数的稳定性在相同测试条件下所测得的参数值的离散度要小，也就是说测量重复性更好的参数应作为诊断参数。
5、诊断参数的可达性和方便性要求所确定的诊断参数容易测量，所用的设备尽量简单，测试工艺简便、费用低。
6、诊断参数的物理意义诊断参数应具有一定的物理意义，且能量化，即可以用数字表示。
三）诊断周期的确定
四）诊断标准的确定
1、诊断标准的类型；
2、诊断标准的一般确定方法
五、故障诊断技术的环节
1、诊断信号的采集/获取；
2、特征信号分析/提取；
3、状态识别及趋势分析。
一）故障诊断信号的采集
1、诊断信息的获取方法：
直接观察、性能测定、残余物测定、温度测定、压力测定、声发射检测等。
2、信号检测——传感器、采样与予处理、A/D、数字信号予处理。
第10页
二）特征信号分析/提取
1、时域分析法：
1）概率密度涵数；
2）随即过程的数字特征：
均值、方差、有效值；
3）自相关函数。
2、頻域诊断法：
自功率谱密度函数
三）状态识别及趋势分析
以模式识别为理论基础，有两种：
1、统计模式识别2、结构模式识别
基于模糊数学的模糊诊断；
基于灰色理论的灰色诊断
教学重点
故障诊断、机械诊断参数的概念，故障诊断学的研究目的、研究范畴，故障诊
断的意义，全面诊断的内容，机械设备故障诊断技术任务，诊断技术的分类，诊
断技术的形式，状态参数与结构参数的关系，诊断参数的选择原则，故障诊断技
术的环节等。
教学难点
特征信号分析/提取、状态识别及趋势分析
提供案例分析。
4-2故障诊断技术简介、§
4-3诊断应用案例两部分
内容参阅指定参考资料，以帮助理解§
4-1的内容。
1、解释故障诊断、机械诊断参数的概念
2、故障诊断学的研究目的、研究范畴是什么？
3、故障诊断的意义是什么？
4、全面诊断的内容有哪些？
5、机械设备故障诊断技术任务是什么？
6、诊断技术分哪几类？
7、诊断技术的形式有几种？
8、诊断参数的选择原则是什么？
9、故障诊断技术的环节包括哪几个？
10、特征信号分析/提取方法有哪些？
《汽车维修理论》、《汽车故障诊断学》、《机械故障诊断学》、
《机械设备维修工程学》、《数字信号处理》
第11页
介绍维修的基本工艺及方法，以加深对维修性理论的认识为主要目的，
同时也要求掌握维修的基础工艺及技术，以提高实践动手能力及分析问
题的能力。
第五章维修前的准备工作
概述；
一般修理工艺过程、修理的本质、修理的基本形式、修理方法等。
修理的本质：
恢复零件或总成间的正确关系。
修理的基本形式：
1、改变零件的尺寸，恢复初始配合关系；
2、恢复零件的尺寸，
恢复初始配合关系；
3、更换新件。
修理方法：
修理尺寸法、附加零件法、局部更换法、调整换位法、恢复尺寸法、更换零件法
5-1维修的技术和组织准备
机械维修前进行有关准备工作包括：
技术准备、组织准备、拆卸、清洗、检验等。
一、维修前的技术准备
主要是为维修提供技术依据，内容包括：
1、准备现有或需要编制的机械设备图册和备件图册；
2、确定维修工作类别和年
度维修计划；
3、整理机械设备在使用过程中的故障处理记录；
4、调查维修前机
械设备的技术状况；
5、明确维修内容和方案；
6、提出维修后要保证的各项技术
性能要求；
7、提供必备的有关部门技术文件。
二、组织准备
维修工作的组织形式和方法是否恰当，直接影响维修质量、生产率和费用成本。
1、机械设备维修的组织形式：
1）集中维修；
2）分散维修；
3）混合维修
2、机械设备的维修企业：
1）中心修配厂；
2）专业单位的机修车间；
3）基层单位的修配站。
3、机械设备的维修方法：
1）单机维修；
2）部件维修；
3）更换零部件及总成。
5-2机器的拆卸与清洗
拖拉机拆卸工作占总工作量20%。
解体可采用顶点作业也可采用流水线作业，一
般根据企业实际条件而定。
一、拆卸的一般原则和要求
1、拆卸前必须先弄清构造和原理；
2、拆卸前要做好准备（场地选择、清理，断
电、放油等）；
3、采用合理的拆卸顺序，使用正确的拆卸方法；
4、掌握合适的拆卸程度；
5、拆卸应为装配创造条件。
二、常用拆卸方法
1、击卸法；
2、拉板法；
3、顶压法；
4、温差法；
5、破坏法
三、典型联接件的拆卸
螺纹联接件、过盈联接件、滚动轴承、不可拆联接的拆卸
四、清洗
清洗方法和清洗质量对鉴定零件的准确性、维修质量、维修成本和使用寿命
等均产生重要影响。
清洗包括：
清洗油污、水垢、积炭、锈层和旧漆层。
清洗分：
拆前清洗——
外部清洗；
零件清洗——检验前清洗、装配前清洗；
活化清洗。
一）清除油污有机溶剂、碱性溶液、化学清洗液
化学清洗液（金属清洗剂）组成：
表面活化剂[C17H35COONa]n、无机盐助洗剂、水
二）清除水垢：
酸洗、碱洗
三）清除积炭：
机械法、化学法、电化学法
一般修理工艺过程、修理的本质、修理的基本形式、修理方法、维修前的技术准
备内容、机械设备维修的组织形式、机械设备的维修方法、拆卸的一般原则和要
、清洗的原理。
通过工艺理解维修性思想。
结合实际分析
1、修理的本质是什么？
2、修理的基本形式和修理方法有哪些？
3、维修前的技术准备内容包括哪些？
4、机械设备维修的组织形式有哪些？
5、机械设备的维修方法有哪些？
6、拆卸的一般原则和要求是什么？
第12页
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