1、第1章機電設備維修基礎知識 說明（性質）本課程是機電一體化專業的核心課程性質）本課程是機電一體化專業的核心課程, ,也是本專業學生的必修課也是本專業學生的必修課程。程。 知識目標是：知識目標是：掌握必要的機電設備故障診斷與維修的基本知識、基本理論。掌握必要的機電設備故障診斷與維修的基本知識、基本理論。使學生熟悉機械設使學生熟悉機械設備檢測、維修的工藝過程及方法；達到既備檢測、維修的工藝過程及方法；達到既降低生產成本又確保機械設備安全、高效正常地運轉的降低生產成本又確保機械設備安全、高效正常地運轉的目的目的 。 能力目標是：培養學生根據圖紙編制檢修工藝初步能力；熟悉機電設備結構特點、能力目標是：

2、培養學生根據圖紙編制檢修工藝初步能力；熟悉機電設備結構特點、工作原理及性能、正確讀表和巡檢能力；故障判斷能力、故障影響分析能力、故障處理工作原理及性能、正確讀表和巡檢能力；故障判斷能力、故障影響分析能力、故障處理能力、反故障反事故能力。會用正確使用工、檢具與起動設備、熟悉設備維修工藝；運能力、反故障反事故能力。會用正確使用工、檢具與起動設備、熟悉設備維修工藝；運轉工況分析能力、設備安全分析能力、提出經濟運行措施能力、初步革新及建議能力；轉工況分析能力、設備安全分析能力、提出經濟運行措施能力、初步革新及建議能力；確保設備高效、正常運轉。確保設備高效、正常運轉。 相關基礎課有相關基礎課有 鉗工基礎

3、，機械制圖，機械設計基礎、機械零件加工工藝鉗工基礎，機械制圖，機械設計基礎、機械零件加工工藝第第 1 章章 機械維修基本知識機械維修基本知識1.1 1.1 機械故障概論機械故障概論1.2 1.2 機械設備維修基礎機械設備維修基礎1.3 1.3 機械零件失效形式及對策機械零件失效形式及對策1.4 1.4 機械零件修理與更換的原則機械零件修理與更換的原則1.5 1.5 機電設備維修管理機電設備維修管理 本章主要研究和討論機電設備維修技術的基礎知識，在本章學習中，學生應注意下列知識的學習和掌握：本章主要研究和討論機電設備維修技術的基礎知識，在本章學習中，學生應注意下列知識的學習和掌握： 1 1明確機

4、電設備故障的概念，了解故障的分類、特點及故障管理的程序，掌握故障發生的基本明確機電設備故障的概念，了解故障的分類、特點及故障管理的程序，掌握故障發生的基本規律和影響故障發生的主要因素。規律和影響故障發生的主要因素。 2 2明確維修性的概念，了解影響維修性的因素和提高維修性的途徑，熟悉設備的維明確維修性的概念，了解影響維修性的因素和提高維修性的途徑，熟悉設備的維修方式和修理類別，了解可靠性維修的基本原理。修方式和修理類別，了解可靠性維修的基本原理。 3 3了解零部件失效的主要形式及其機理，掌握減少或消除零部件失效的對策。了解故障診斷的了解零部件失效的主要形式及其機理，掌握減少或消除零部件失效的對

5、策。了解故障診斷的內容、原理和基本方法，熟悉零件的常規檢驗技術。內容、原理和基本方法，熟悉零件的常規檢驗技術。 4 4掌握設備零件修理與更換的原則；熟悉設備維修管理的主要內容、方法與應用。掌握設備零件修理與更換的原則；熟悉設備維修管理的主要內容、方法與應用。1.1 1.1 機械故障概論機械故障概論1.1.1 1.1.1 故障的含義及類型故障的含義及類型 1 1 故障的含義故障的含義 故障故障機械設備在運行過程中，喪失或降低其規定的功能及不能繼續運行的現象。機械設備在運行過程中，喪失或降低其規定的功能及不能繼續運行的現象。 2 故障的類型故障的類型 故障可以不同角度分：如故障可以不同角度分：如

6、1）臨時性故障）臨時性故障 2）永久性故障）永久性故障 按故障發生的時間分有以下幾種按故障發生的時間分有以下幾種： 1）早發性故障）早發性故障 2）突發性故障）突發性故障 3）漸進性故障）漸進性故障 4）復合型故障）復合型故障 按故障表現形式分有：按故障表現形式分有： 1）功能故障）功能故障 2）潛在故障）潛在故障 按故障產生的原因分有按故障產生的原因分有： 1）人為故障）人為故障 2）自然故障）自然故障 按故障造成按故障造成 的后果分有的后果分有： 1）致命故障）致命故障 2）嚴重故障）嚴重故障 3）一般故障）一般故障 4）輕度故障）輕度故障 故障故障通常采取幾種分類法復合并用，如突發性的局

7、部故障；磨損性的危險故障等。由此看出通常采取幾種分類法復合并用，如突發性的局部故障；磨損性的危險故障等。由此看出故障的復雜性；嚴重性和起因等情況。故障的復雜性；嚴重性和起因等情況。1.1.2 故障的特點與故障管理故障的特點與故障管理 1 故障的特點故障的特點 1）多樣性）多樣性 2）層次性）層次性 3）多因素和相關性）多因素和相關性 4）延時性）延時性 5）不確定性）不確定性 6）修復性）修復性 2 故障管理故障管理 故障管理是設備管理的核心內容之一。其目的在于早期發現故障征兆，及時采取措故障管理是設備管理的核心內容之一。其目的在于早期發現故障征兆，及時采取措施進行預防和維修。施進行預防和維修

8、。 故障管理的程序和內容包括：故障管理的程序和內容包括： 1、宣傳教育和技術培訓相結合。、宣傳教育和技術培訓相結合。 2、制定嚴格的管理制度和維護保養制度。、制定嚴格的管理制度和維護保養制度。 3、熟悉機械設備結構和工作原理，掌握工作性能。、熟悉機械設備結構和工作原理，掌握工作性能。 4、配置先進的檢查、檢測和監測設備，對重要設備和零部件進行實時監測，定、配置先進的檢查、檢測和監測設備，對重要設備和零部件進行實時監測，定期分析，準確掌握設備故障的信息和征期分析，準確掌握設備故障的信息和征兆。兆。 5、根據故障現象和信息及征兆，進行認真科學地分析，確定故障原因、類型、采取最佳的維修、根據故障現象

9、和信息及征兆，進行認真科學地分析，確定故障原因、類型、采取最佳的維修策略和維修方案，及時維修過程進行記錄。提供后期統計和借鑒。策略和維修方案，及時維修過程進行記錄。提供后期統計和借鑒。 6、對常發生或多次重復出現的故障的部位或零件，要重點監測，必要時對其進行系統技術改造。、對常發生或多次重復出現的故障的部位或零件，要重點監測，必要時對其進行系統技術改造。建立故障信息管理流程圖。建立故障信息管理流程圖。如圖如圖1. .11.1.3 機械故障產生的基本規律機械故障產生的基本規律 如圖所示如圖所示1.21.1.4 影響故障產生的主要因素影響故障產生的主要因素 （一）制造和修理因素對故障的影響（一）制

10、造和修理因素對故障的影響 1、零件材料的選擇、零件材料的選擇 2、零件加工質量、零件加工質量 3、裝配質量、裝配質量 （二）使用因素對故障的影響（二）使用因素對故障的影響 1、工作負荷、工作負荷 2、工作環境、工作環境 3、設備保養和操作技術、設備保養和操作技術返 回1.2 1.2 機械設備維修基礎機械設備維修基礎1.2.1 1.2.1 機械的維修性機械的維修性 1. 1. 定義定義 機械設備在規定的條件下，在規定的時間內，按規定的程序和方法進行維修時，機械設備在規定的條件下，在規定的時間內，按規定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規定狀態的能力稱維修性保持或恢復到規定狀態的能力稱維修性 所

11、謂規定的條件，是指選定了合理的維修方式、準備了維修用的測試儀器及裝備和所謂規定的條件，是指選定了合理的維修方式、準備了維修用的測試儀器及裝備和相應的備件、標準、技術資料，由一定技術水平和良好勞動情緒的維修人員進行操作。相應的備件、標準、技術資料，由一定技術水平和良好勞動情緒的維修人員進行操作。 所謂規定的時間，是指機械設備從尋找、識別故障開始，直至檢查、拆卸、清所謂規定的時間，是指機械設備從尋找、識別故障開始，直至檢查、拆卸、清洗、修理或更換、安裝、調試、驗收，最后達到完全恢復正常功能為止的全部時間。洗、修理或更換、安裝、調試、驗收，最后達到完全恢復正常功能為止的全部時間。 維修與維修性是兩個

12、不同的概念。維修維修與維修性是兩個不同的概念。維修是指維護或修理進行的一切活動，包括保養。是指維護或修理進行的一切活動，包括保養。修理、改裝、翻修、檢查等。而維修性修理、改裝、翻修、檢查等。而維修性是指機械設備在維修方面具有的特性或能力；反是指機械設備在維修方面具有的特性或能力；反映發生故障后進行維修的難易程度；映發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；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、合體現；是由設計、制造等因素決定

13、的一種固有屬性，直接關系到機械設備的可靠性、經濟性、安全性和有效性；是機械設備三項基本性能參數之一。經濟性、安全性和有效性；是機械設備三項基本性能參數之一。 3. 3.影響維修性的主要因素影響維修性的主要因素 影響維修性的因素，主要有機械設備維修性設計的優劣、維修保養方針、體制、維修裝備影響維修性的因素，主要有機械設備維修性設計的優劣、維修保養方針、體制、維修裝備設施的完善程度，維修保養人員的水平高低和勞動情緒等。見表設施的完善程度，維修保養人員的水平高低和勞動情緒等。見表1.11.1設計方面設計方面維修保養方針、體制及維修裝備設施維修保養方針、體制及維修裝備設施對維修人員的要求對維修人員的要

14、求總體布局和結構設計應使各部分總體布局和結構設計應使各部分易于檢查，便于維修易于檢查，便于維修良好的可達性，設置維修操作通良好的可達性，設置維修操作通道，有合適空間道，有合適空間部件與聯接件易拆裝部件與聯接件易拆裝標準化，互換性和可更換性標準化，互換性和可更換性安全性安全性材料易于購置，零件加工方便材料易于購置，零件加工方便技術資料齊全技術資料齊全專用工具和試驗裝置專用工具和試驗裝置維系方式的確定維系方式的確定 故障修理故障修理 定期更換定期更換 狀態監測維修狀態監測維修 無維修設計無維修設計2.2.維修資源的組織維修資源的組織 維修組織機構維修組織機構 維修力量配備維修力量配備維修計劃和控制

15、維修計劃和控制3.3.維修材料和備件供應維修材料和備件供應 儲備方式儲備方式 庫存管理庫存管理4.4.維修裝備設施維修裝備設施 5.5.費用因素費用因素考核和選擇考核和選擇教育、經驗、素質教育、經驗、素質訓練訓練熟練程度熟練程度能力分析能力分析勞動情緒勞動情緒表表1.1 1.1 影響維修性的主要因素影響維修性的主要因素 4.高維修性的主要途徑高維修性的主要途徑 從上述影響維修性的主要因素中，不難找到提高維修性的主要途徑。從上述影響維修性的主要因素中，不難找到提高維修性的主要途徑。 1）簡化結構）簡化結構 便于拆裝便于拆裝；2）提高可達性）提高可達性； 3）保證維修操作安全）保證維修操作安全；

16、4）按規定使用和維修）按規定使用和維修； 5）部件和連接件易拆易裝）部件和連接件易拆易裝； 6）零部件無維修設計。）零部件無維修設計。 1.2.2 1.2.2 維修方式與修理類別維修方式與修理類別 1. 1.設備的維修方式設備的維修方式 機電設備常用的維修方式有：事后維修、預防維修、可靠性維修、改善維修和無維修設計。機電設備常用的維修方式有：事后維修、預防維修、可靠性維修、改善維修和無維修設計。 (1) (1)事后維修事后維修 又稱故障維修、損壞維修、非計劃性維修。事后維修是指機電設備發生故障后所進行的又稱故障維修、損壞維修、非計劃性維修。事后維修是指機電設備發生故障后所進行的修理，即不壞不修

17、、壞了再修。修理，即不壞不修、壞了再修。 (2) (2)預防維修預防維修 在機電設備發生故障之前就進行的修理稱為預防維修。由于這種預防維修可以在機電設備發生故障之前就進行的修理稱為預防維修。由于這種預防維修可以訂出計劃，因此又把這種有計劃的預防維修稱為計劃預修。訂出計劃，因此又把這種有計劃的預防維修稱為計劃預修。 預防維修分為兩種基本形式：預防維修分為兩種基本形式： 1 1）定期維修）定期維修 又稱計劃維修、時間預防維修。定期維修是在規定時間的基礎上實行的又稱計劃維修、時間預防維修。定期維修是在規定時間的基礎上實行的預防維修活動，具有周期性特點。定期維修根據零件的磨損規律，事先規定預防維修活動

18、，具有周期性特點。定期維修根據零件的磨損規律，事先規定好了修理間隔期、修理類別、修理內容和修理工作量。這種維修方式會出現好了修理間隔期、修理類別、修理內容和修理工作量。這種維修方式會出現以下問題：一是造成維修過剩；二是造成失修。以下問題：一是造成維修過剩；二是造成失修。 它主要適用于巳掌握設備磨損規律且生產穩定、連續生產的流程式生產設備或動它主要適用于巳掌握設備磨損規律且生產穩定、連續生產的流程式生產設備或動力設備，大量生產的流水線設備或自動線上的主要設備，以及其他可以統計開動臺時力設備，大量生產的流水線設備或自動線上的主要設備，以及其他可以統計開動臺時的設備。的設備。 我國目前實行的設備定期

19、維修制度主要有計劃預防維修制和計劃保修制兩種。我國目前實行的設備定期維修制度主要有計劃預防維修制和計劃保修制兩種。 1 1）計劃預防維修制（簡稱計劃預修制）計劃預防維修制（簡稱計劃預修制） 它是根據設備的磨損規律，按預定修理它是根據設備的磨損規律，按預定修理周期及修理周期結構對設備進行維護、檢查和修理，以保證設備經常處于良好的技木狀周期及修理周期結構對設備進行維護、檢查和修理，以保證設備經常處于良好的技木狀態的一種維修制度。態的一種維修制度。 其主要特征如下：其主要特征如下： 按規定要求，對設備進行日常清掃、檢查、潤滑、緊固和調整等，以延緩設備的按規定要求，對設備進行日常清掃、檢查、潤滑、緊固

20、和調整等，以延緩設備的磨損，保證設備正常運行；磨損，保證設備正常運行； 按規定的日程表對設備的運動狀態和磨損程度等進行定期檢查和調整，以便及時按規定的日程表對設備的運動狀態和磨損程度等進行定期檢查和調整，以便及時消除設備隱患，掌握設備技木狀態的變化情況，為設備定期修理做好物質準備；消除設備隱患，掌握設備技木狀態的變化情況，為設備定期修理做好物質準備； 有計劃有準備地對設備進行預防性修理。有計劃有準備地對設備進行預防性修理。 2 2）計劃保修制（又稱保養修理制）計劃保修制（又稱保養修理制） 它是把維護保養和計劃檢修結合起來的一種修理設備制度它是把維護保養和計劃檢修結合起來的一種修理設備制度 。

21、其主要特點是：其主要特點是： 根據設備的特點和狀況根據設備的特點和狀況. .按照設備運轉小時（產量和里程）等按照設備運轉小時（產量和里程）等. .規定不同的維修保養類別規定不同的維修保養類別和間隔期；和間隔期； 在保養的基礎上制定設備不同的修理類別和修理周期；在保養的基礎上制定設備不同的修理類別和修理周期； 當設備運轉到規定時限時，不論其技術狀態如何，也不考慮生產任務的輕重，都當設備運轉到規定時限時，不論其技術狀態如何，也不考慮生產任務的輕重，都要嚴格地按要求進行檢查、保養和計劃修理。要嚴格地按要求進行檢查、保養和計劃修理。 2 2）狀態監測維修）狀態監測維修 這是一種以設備技術狀態為基礎，按

22、實際需要進行修理的預防維修方式。這是一種以設備技術狀態為基礎，按實際需要進行修理的預防維修方式。 它是在狀態監測和技術診斷的基礎上，掌握設備劣化發展情況。在高度預知的情況下，它是在狀態監測和技術診斷的基礎上，掌握設備劣化發展情況。在高度預知的情況下，適時安排預防性修理，故又稱預知維修。適時安排預防性修理，故又稱預知維修。 這種維修方式的基礎是將各種檢查、維護、使用和修理，尤其是診斷和監測提這種維修方式的基礎是將各種檢查、維護、使用和修理，尤其是診斷和監測提供的大量信息，通過統計分析，正確判斷設備的劣化程度、發生（或將要發生）故供的大量信息，通過統計分析，正確判斷設備的劣化程度、發生（或將要發生

23、）故障的部位、技木狀態的發展趨勢，從而采取正確的維修類別。障的部位、技木狀態的發展趨勢，從而采取正確的維修類別。 這樣能充分掌握維修活動的主動權，做好修前準備，并且可以和生產計劃協調這樣能充分掌握維修活動的主動權，做好修前準備，并且可以和生產計劃協調安排，既能提高設備的利用率，又能充分發揮零件的最大壽命。缺點是費用高，要安排，既能提高設備的利用率，又能充分發揮零件的最大壽命。缺點是費用高，要求有一定的診斷條件。它主要適用于重大關鍵設備、生產線上的重點設備、不宜解求有一定的診斷條件。它主要適用于重大關鍵設備、生產線上的重點設備、不宜解體檢查的設備（如高精度機床）、故障發生后會引起公害的設備等。體

24、檢查的設備（如高精度機床）、故障發生后會引起公害的設備等。 (3) (3)可靠性維修可靠性維修 以可靠性為中心的維修稱可靠性維修。以可靠性為中心的維修稱可靠性維修。 (4)(4)改善維修改善維修 改善維修也稱為改善性維修。改善維修是指為了防止故障重復發生而對機電設備的技術性能加改善維修也稱為改善性維修。改善維修是指為了防止故障重復發生而對機電設備的技術性能加以改進的一種維修。以改進的一種維修。 改善維修的重點是：改善維修的重點是： 1 1）原設備部分結構不合理，新產品中已改進；）原設備部分結構不合理，新產品中已改進； 2 2）故障頻繁的結構；）故障頻繁的結構； 3 3）可縮短輔助時間；）可縮短

25、輔助時間； 4 4）可減輕操作強度，減輕能耗和污染；）可減輕操作強度，減輕能耗和污染； 5 5）按工藝要求提高部分精度。）按工藝要求提高部分精度。 改善維修的最大特點是：修改結合改善維修的最大特點是：修改結合 在實際生產中，常常結合機電設備的大修、項修進行。在進行改善維修時，應根據機件故障的在實際生產中，常常結合機電設備的大修、項修進行。在進行改善維修時，應根據機件故障的檢查和分析，有計劃地改進機電設備機構和機件材質等方面的修理。檢查和分析，有計劃地改進機電設備機構和機件材質等方面的修理。 (5) (5)無維修設計無維修設計 “無維修設計無維修設計”是設備維修的理想目標是設備維修的理想目標 2

26、. 2.設備修理類別設備修理類別 設備修理的類別是根據其修理內容和技術要求以及工作量大小劃分的。預防維設備修理的類別是根據其修理內容和技術要求以及工作量大小劃分的。預防維修的修理類別有：大修、項修、小修三種類型。修的修理類別有：大修、項修、小修三種類型。 在工業企業的實際設備管理與維修工作中，小修已和二級維護保養合在一起進行；在工業企業的實際設備管理與維修工作中，小修已和二級維護保養合在一起進行；項修主要是針對性修理，很多企業通過加強維護保養和針對性修理、改善性修理等來保項修主要是針對性修理，很多企業通過加強維護保養和針對性修理、改善性修理等來保證設備的正常進行；但是動力設備、大型連續性生產設

27、備、起重設備以及某些必須保證證設備的正常進行；但是動力設備、大型連續性生產設備、起重設備以及某些必須保證安全運轉和經濟效益顯著的設備，有必要在適當的時間安排大修。安全運轉和經濟效益顯著的設備，有必要在適當的時間安排大修。 (1) (1)小修小修 小修又稱為日常維修，是指根據設備日常檢查或其他狀態檢查中所發小修又稱為日常維修，是指根據設備日常檢查或其他狀態檢查中所發現的設備缺陷或劣化征兆，在故障發生之前及時進行排除的修理，屬于預現的設備缺陷或劣化征兆，在故障發生之前及時進行排除的修理，屬于預防修理范圍，工作量不大。日常維修是車間維修組除項修和故障修理任務防修理范圍，工作量不大。日常維修是車間維修

28、組除項修和故障修理任務之外的一項極其重要的控制故障發生的日常性維修工作。之外的一項極其重要的控制故障發生的日常性維修工作。 (2) (2)項修項修 項修即項目修理，也稱為針對性修理。項修是為了使設備處于良好的技術狀態，項修即項目修理，也稱為針對性修理。項修是為了使設備處于良好的技術狀態，對設備精度、性能、效率達不到工藝要求的某些項目或部件，按需要所進行的具有對設備精度、性能、效率達不到工藝要求的某些項目或部件，按需要所進行的具有針對性的局部修理。針對性的局部修理。 項修時，對設備進行部分解體，修理或更換部分主要零件與基準件的數量約為項修時，對設備進行部分解體，修理或更換部分主要零件與基準件的數

29、量約為10%10%30%30%，修，修理使用期限等于或小于修理間隔期的零件；同時，對床身導軌、刀架、床鞍、工作臺、理使用期限等于或小于修理間隔期的零件；同時，對床身導軌、刀架、床鞍、工作臺、橫梁、立柱、滑塊等進行必要的刮研，但總刮研的面積不超過橫梁、立柱、滑塊等進行必要的刮研，但總刮研的面積不超過30%30%40%40%，其他摩擦面不，其他摩擦面不刮研。刮研。 項修的主要內容包括：項修的主要內容包括： 1) 1) 全面進行精度檢查，據此確定拆卸分解需要修理或更換的零部件；全面進行精度檢查，據此確定拆卸分解需要修理或更換的零部件； 2) 2) 修理基準件，刮研或磨削需要修理的導軌面；修理基準件，

30、刮研或磨削需要修理的導軌面； 3) 3) 對需要修理的零部件進行清洗、修復或更換（到下次修理前能正常使用的零對需要修理的零部件進行清洗、修復或更換（到下次修理前能正常使用的零件不更換）；件不更換）； 4) 4) 清洗、疏通各潤滑部位，換油、更換油氈油線；清洗、疏通各潤滑部位，換油、更換油氈油線； 5) 5) 治理漏油部位；治理漏油部位；6) 6) 噴漆或補漆；噴漆或補漆； 7) 7) 按修理精度、出廠精度或項修技術任務書規定的精度標準檢驗，對修完的設按修理精度、出廠精度或項修技術任務書規定的精度標準檢驗，對修完的設備進行全部檢查。但對項修難以恢復的個別精度項目可適當放寬。備進行全部檢查。但對項

31、修難以恢復的個別精度項目可適當放寬。 (3) (3)大修大修 大修即大修理，是指以全面恢復設備工作精度、性能為目標的一種計劃修理。大修是針大修即大修理，是指以全面恢復設備工作精度、性能為目標的一種計劃修理。大修是針對長期使用的機電設備，為了恢復其原有的精度、性能和生產效率而進行的全面修理。對長期使用的機電設備，為了恢復其原有的精度、性能和生產效率而進行的全面修理。 在設備預防性計劃修理類別中，設備大修是工作量最大、修理時間較長的一類修理。在設備預防性計劃修理類別中，設備大修是工作量最大、修理時間較長的一類修理。 大修的主要內容包括：大修的主要內容包括： 1)對設備的全部或大部分部件解體檢查對設

32、備的全部或大部分部件解體檢查,進行全部精度檢驗進行全部精度檢驗,并作好記錄；并作好記錄； 2)全部拆卸設備的各部件全部拆卸設備的各部件,對所有零件進行清洗對所有零件進行清洗,做出修復或更換的鑒定；做出修復或更換的鑒定； 3)編制大修理技術文件，并作好備件、材料、工具、檢具、技術資料等各方面準備；編制大修理技術文件，并作好備件、材料、工具、檢具、技術資料等各方面準備； 4)更換或修復磨損零部件，以恢復設備應有的精度和性能；更換或修復磨損零部件，以恢復設備應有的精度和性能； 5)5)刮研或磨削全部導軌面（磨損嚴重的應先刨削或銑削）；刮研或磨削全部導軌面（磨損嚴重的應先刨削或銑削）； 6) 6)修理

33、電氣系統；修理電氣系統； 7) 7)配齊全防護裝置和必要的附件；配齊全防護裝置和必要的附件； 8) 8)整機裝配，并調試達到大修質量標準；整機裝配，并調試達到大修質量標準； 9) 9)翻新外觀，重新噴漆、電鍍；翻新外觀，重新噴漆、電鍍； 10) 10)整機驗收，按設備出廠標準進行檢驗。整機驗收，按設備出廠標準進行檢驗。 對機電設備大修總的技術要求是：全面清除修理前存在的缺陷，大修后應達到設備對機電設備大修總的技術要求是：全面清除修理前存在的缺陷，大修后應達到設備出廠或修理技術文件所規定的性能和精度標準。出廠或修理技術文件所規定的性能和精度標準。 1.2.3 1.2.3 可靠性維修的基本原理可靠

34、性維修的基本原理 一個機械系統、一臺機械設備，不管其原理如何先進，功能如何全面，精度如何高一個機械系統、一臺機械設備，不管其原理如何先進，功能如何全面，精度如何高級，若故障頻繁、可靠程度很差，不能在規定時間內可靠地工作，那么它的使用價值就級，若故障頻繁、可靠程度很差，不能在規定時間內可靠地工作，那么它的使用價值就低，經濟效果就差。低，經濟效果就差。 從設計規劃、制造安裝、使用維護到修理報廢，可靠性始終是系統和機械從設計規劃、制造安裝、使用維護到修理報廢，可靠性始終是系統和機械設備的靈魂。其中設計制造決定固有可靠性，而使用維護保持使用可靠性。設備的靈魂。其中設計制造決定固有可靠性，而使用維護保持

35、使用可靠性。 可靠性是評價系統和機械設備好壞的主要指標之一。可靠性是評價系統和機械設備好壞的主要指標之一。 它是研究系統和機械設備的質量指標隨時間變化的一門科學。它是研究系統和機械設備的質量指標隨時間變化的一門科學。 隨著科學技術的發展，機械設備的功能由單一轉向多能，結構日趨復雜；采用新隨著科學技術的發展，機械設備的功能由單一轉向多能，結構日趨復雜；采用新材料、新工藝、新技術后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新機械設備又要考材料、新工藝、新技術后使不可靠的因素增多，可靠性水平降低；新機械設備又要考慮更惡劣的使用條件，增加了保證其使用可靠性的難度；一旦發生故障帶來的危害往慮更惡劣的使用條件，

36、增加了保證其使用可靠性的難度；一旦發生故障帶來的危害往往很嚴重，維修費用很高。基于以上原因，必須對可靠性進行深入研究。往很嚴重，維修費用很高。基于以上原因，必須對可靠性進行深入研究。 1 1、定義、定義 可靠性是指系統、機械設備或零部件在規定的工作條件下和規定的時間內保持與完成規定功能可靠性是指系統、機械設備或零部件在規定的工作條件下和規定的時間內保持與完成規定功能的能力。由于可靠性不能用儀表測定，所以衡量可靠性必須進行研究、試驗和分析，從而做出正確的能力。由于可靠性不能用儀表測定，所以衡量可靠性必須進行研究、試驗和分析，從而做出正確的估計和評定。的估計和評定。 2 2、評定可靠性應注意的問題

37、、評定可靠性應注意的問題 (1) (1)可靠性與規定條件分不開可靠性與規定條件分不開 (2) (2)可靠性與規定時間密切相關可靠性與規定時間密切相關 (3) (3)可靠性與規定功能有關可靠性與規定功能有關 3 3、提高可靠性的方法、提高可靠性的方法 提高可靠性的方法有兩種：其一為故障預防，即抑制故障的產生；另一為故提高可靠性的方法有兩種：其一為故障預防，即抑制故障的產生；另一為故障容錯，即利用冗余的零部件去屏蔽已發生的故障對整個機械設備的影響。障容錯，即利用冗余的零部件去屏蔽已發生的故障對整個機械設備的影響。 4 4、可靠性的描述、可靠性的描述 可靠性已從一個模糊的定性概念發展為以概率論及數理

38、統計為基礎的定量概念。對機械設備可可靠性已從一個模糊的定性概念發展為以概率論及數理統計為基礎的定量概念。對機械設備可靠性的相應能力做出數量表示的量稱為特征量。主要有：可靠度、失效率、故障率、平均故障間隔靠性的相應能力做出數量表示的量稱為特征量。主要有：可靠度、失效率、故障率、平均故障間隔時間、平均壽命、有效度等。常用的可靠性指標時間、平均壽命、有效度等。常用的可靠性指標 見表見表1.21.2 下面重點介紹可靠度和有效度。下面重點介紹可靠度和有效度。 （1 1）可靠度）可靠度 可靠度是指機械設備或零部件在規定條件下和規定時間內無故障地完成規定功能的概率。由于可靠度是指機械設備或零部件在規定條件下

39、和規定時間內無故障地完成規定功能的概率。由于機械設備或零部件的各種性能都要隨時間發生變化，所以可靠度是一個隨時間變化的函數，用機械設備或零部件的各種性能都要隨時間發生變化，所以可靠度是一個隨時間變化的函數，用R(t)R(t)表示。它是小于或等于表示。它是小于或等于1 1而大于或等于而大于或等于0 0的函數，及的函數，及1R(t)01R(t)0。 零件可靠度的分類等級及應用情況零件可靠度的分類等級及應用情況 見表見表1.31.3。 例：設有例：設有N N0 0個相同零件，當達到工作時間個相同零件，當達到工作時間t t時，有時，有NtNt個零件失效，而仍能正常個零件失效，而仍能正常工作的零件為工作

40、的零件為N N個，則零件的可靠度為個，則零件的可靠度為: : R(t)= =1- 為使零件具有足夠的可靠性，應遵循為使零件具有足夠的可靠性，應遵循R(t) R(t)R(t) R(t)，其中，其中R(t)R(t)為許用可靠度，它為許用可靠度，它取決于零件的重要程度、所受載荷類別、生產和維修費用等。取決于零件的重要程度、所受載荷類別、生產和維修費用等。 與可靠度與可靠度R(t)R(t)對應的是不可靠度。它是指零件在規定的條件下和規定的時間內不能完對應的是不可靠度。它是指零件在規定的條件下和規定的時間內不能完成規定功能（即發生失效）的概率。不可靠度也稱失效概率或故障概率。一般記為成規定功能（即發生失

41、效）的概率。不可靠度也稱失效概率或故障概率。一般記為F(t)F(t)。 例：現有例：現有10000個相同的零件，工作達個相同的零件，工作達200h有有9500個零件未失效；工作達個零件未失效；工作達500h有有9000個零件未失效，求零件在個零件未失效，求零件在200h和和500h的可靠度。的可靠度。解：解：200h的可靠度為的可靠度為 R(200)= 500h的可靠度為的可靠度為R(500)= =95%=95%=90%=90%而零件的不可靠度或失效概率分別為而零件的不可靠度或失效概率分別為 F(200)=1-95%=5% F(500)=1-90%=10% （2 2）有效度）有效度 它是指機械

42、設備和零部件在某種使用條件下和規定時間內保持正常使用狀態的概率。它是指機械設備和零部件在某種使用條件下和規定時間內保持正常使用狀態的概率。可用數學式表示，即可用數學式表示，即: : 5 5、系統的可靠性、系統的可靠性 機械設備有大有小，小的本身就自成為元件；而大的則是由很多元件組成部件、整機，形機械設備有大有小，小的本身就自成為元件；而大的則是由很多元件組成部件、整機，形成一個系統。成一個系統。 系統是一個能夠完成規定功能的綜合體。組成系統的元件稱單元，每個獨系統是一個能夠完成規定功能的綜合體。組成系統的元件稱單元，每個獨立單元不僅要完成各自的規定功能，而且還要在系統中與其他單元發生聯系。立單

43、元不僅要完成各自的規定功能，而且還要在系統中與其他單元發生聯系。 根據單元在系統中的聯接方式不同，可分為根據單元在系統中的聯接方式不同，可分為3 3類：類：（1 1）串聯系統）串聯系統 在組成系統的單元中只要有一個發生故障，系統就不能完成規定的功能，這種系統在組成系統的單元中只要有一個發生故障，系統就不能完成規定的功能，這種系統稱為串聯系統，如圖稱為串聯系統，如圖1.31.3所示。所示。12n-1n圖圖1.3 1.3 串聯系統串聯系統 大多數機械的傳動系統均是串聯系統。當串聯系統由大多數機械的傳動系統均是串聯系統。當串聯系統由n個單元組成，它們的可靠度分別為個單元組成，它們的可靠度分別為R1、

44、R2、Rn時，根據概率乘法定理，系統的可靠度為時，根據概率乘法定理，系統的可靠度為RS若各單元的若各單元的R都相等，則都相等，則 由于由于R Ri i11，所以單元數目愈多，系統的，所以單元數目愈多，系統的R RS S就愈低。可見，在滿足規定就愈低。可見，在滿足規定功能的前提下，系統愈簡單，可靠性愈高。功能的前提下，系統愈簡單，可靠性愈高。12345678圖圖1.4 1.4 單級圓柱齒輪減速器單級圓柱齒輪減速器1 1、77軸軸; 2; 2、55鍵鍵;3;3、88齒輪齒輪; ; 4 4、66滾動軸承滾動軸承 例：計算單極圓柱齒輪減速器的可靠度，見圖例：計算單極圓柱齒輪減速器的可靠度，見圖1.41

45、.4所示。所示。 已知使用壽命已知使用壽命5000h5000h內各零件的可靠度分別為：軸內各零件的可靠度分別為：軸1 1、7 7的的R1R1、7=0.9957=0.995；兩對滾動軸承；兩對滾動軸承4 4、6 6的的R4R4、6=0.946=0.94；齒輪；齒輪3 3、8 8的的R3R3、8=0.998=0.99；鍵；鍵2 2、5 5的的R2R2、5=0.99995=0.9999； 即齒輪減速器的可靠度不低于即齒輪減速器的可靠度不低于75.7% 串聯系統的可靠度低于任何一個單元的可靠度。若要提高一個單元的可靠度串聯系統的可靠度低于任何一個單元的可靠度。若要提高一個單元的可靠度去改善串聯系統的可

46、靠度，就應當提高系統中可靠度最低的那個單元。去改善串聯系統的可靠度，就應當提高系統中可靠度最低的那個單元。 （2 2）并聯系統）并聯系統 并聯系統又稱冗余系統，即系統中只要有一個單元沒有失效，系統仍能維持工作。并聯系統又稱冗余系統，即系統中只要有一個單元沒有失效，系統仍能維持工作。若幾個單元同時投入運轉，有一個出現故障，其他單元還能維持的稱工作儲備并聯系統，若幾個單元同時投入運轉，有一個出現故障，其他單元還能維持的稱工作儲備并聯系統，如圖如圖1.5a1.5a所示，例如多臺發動機的飛機或輪船。所示，例如多臺發動機的飛機或輪船。a)b)12n12n圖圖1.5 1.5 并聯系統并聯系統并聯系統的可靠

47、度為并聯系統的可靠度為若各單元的若各單元的R都相等，則都相等，則 R Rs s=1-(1-R)=1-(1-R)n n 可見，并聯系統的單元數目愈多，系統的可靠度愈高，但體積、質量、成本可見，并聯系統的單元數目愈多，系統的可靠度愈高，但體積、質量、成本也增加。在機械系統中，并聯系統因結構復雜、成本昂貴，用得較少，只有在可也增加。在機械系統中，并聯系統因結構復雜、成本昂貴，用得較少，只有在可靠性要求高，且結構上允許時才使用，一般靠性要求高，且結構上允許時才使用，一般n=2n=2或或n=3n=3。例如：載貨汽車用雙。例如：載貨汽車用雙列后輪或備用輪；液壓系統中滑閥操縱裝置采用雙重滑閥；靜壓軸承的列后

48、輪或備用輪；液壓系統中滑閥操縱裝置采用雙重滑閥；靜壓軸承的油壓系統采用備用系統等。油壓系統采用備用系統等。 例：由例：由5個可靠度均為個可靠度均為0.9的單元組成并聯系統，求其系統可靠度。的單元組成并聯系統，求其系統可靠度。 解：按公式計算，解：按公式計算， 可見，并聯系統的可靠度大于每個單元的可靠度，這是在機械設備方案規劃技術可見，并聯系統的可靠度大于每個單元的可靠度，這是在機械設備方案規劃技術設計和布局安裝過程中采用冗余技術的根據。若要提高系統的可靠性，需提高可靠度設計和布局安裝過程中采用冗余技術的根據。若要提高系統的可靠性，需提高可靠度最大的單元的可靠度。最大的單元的可靠度。 （3 3）

49、混聯系統）混聯系統 由串聯及并聯系統組合而成的系統稱混聯系統。它分兩種，一是串并聯系統，由串聯及并聯系統組合而成的系統稱混聯系統。它分兩種，一是串并聯系統，見圖見圖1.61.6；另一是并串聯系統，見圖；另一是并串聯系統，見圖1.71.7。12m圖圖1.6 1.6 串并聯系統串并聯系統12m12m12n12n圖圖1.7 1.7 并串聯系統并串聯系統12n12n12m 混聯系統可靠性的計算沒有一成不變的公式，而需具體分析。通常，串并聯系統的可靠度計算混聯系統可靠性的計算沒有一成不變的公式，而需具體分析。通常，串并聯系統的可靠度計算是先將并聯單元系統轉化為一個等效的串聯系統，然后再按串聯系統計算。并

50、串聯系統的可靠度則是先將并聯單元系統轉化為一個等效的串聯系統，然后再按串聯系統計算。并串聯系統的可靠度則先分別計算串聯系統的可靠度，然后再按并聯系統計算。先分別計算串聯系統的可靠度，然后再按并聯系統計算。 6 6、可靠性理論在維修中的應用、可靠性理論在維修中的應用 （1 1）提高系統和零部件的可靠性）提高系統和零部件的可靠性 在串聯系統中，串聯的單元愈多，可靠性愈差；反之，愈簡單的機械愈可靠。因此，在串聯系統中，串聯的單元愈多，可靠性愈差；反之，愈簡單的機械愈可靠。因此，機械上可有可無的零部件應盡量不要，盡可能把幾個零件合并成一個零件。機械上可有可無的零部件應盡量不要，盡可能把幾個零件合并成一

51、個零件。 在并聯系統中，并聯的單元愈多，可靠性愈好。一般來說，非工作儲備系統的可靠在并聯系統中，并聯的單元愈多，可靠性愈好。一般來說，非工作儲備系統的可靠度高于工作儲備系統。度高于工作儲備系統。 不論串聯或并聯，提高其中任何一個零件的可靠度都能提高系統的可靠度不論串聯或并聯，提高其中任何一個零件的可靠度都能提高系統的可靠度. . 提高可靠性的主要措施有提高可靠性的主要措施有: : 1) 1)在設計上，力求結構簡單、傳動鏈短、零件數少、調整環節少且簡便、聯接在設計上，力求結構簡單、傳動鏈短、零件數少、調整環節少且簡便、聯接可靠。可靠。 2 2）盡可能采用獨立的結構單元，分離方便，整個單元能迅速更

52、換，有利于提高維修性，）盡可能采用獨立的結構單元，分離方便，整個單元能迅速更換，有利于提高維修性，保證維修質量。保證維修質量。 3 3）設法提高系統中最低可靠度零件的可靠度。）設法提高系統中最低可靠度零件的可靠度。 4 4）盡量選用可靠度高的標準件。）盡量選用可靠度高的標準件。 5 5）避免采用容易出現疏忽、維護和操作錯誤的結構。）避免采用容易出現疏忽、維護和操作錯誤的結構。 6 6）結構布置要能直接檢查和修理，如油畫指示器位置應便于觀察油面；）結構布置要能直接檢查和修理，如油畫指示器位置應便于觀察油面；要設置檢查孔等。要設置檢查孔等。 7 7）合理規定維修期，維修期過長，可靠度下降，如潤滑油

53、變質、配合間隙過大。）合理規定維修期，維修期過長，可靠度下降，如潤滑油變質、配合間隙過大。 8 8）必要時增加備用系統，如雙列滾動軸承，重要的液體動壓滑動軸承備有兩套系統。）必要時增加備用系統，如雙列滾動軸承，重要的液體動壓滑動軸承備有兩套系統。 9 9）設置監測系統）設置監測系統, ,及時報警故障及時報警故障, ,如進行溫度監測、微裂紋監測。如進行溫度監測、微裂紋監測。 10) 10) 增加過載保護裝置和自動停機裝置。增加過載保護裝置和自動停機裝置。（2 2）根據可靠性規律制定相應的維修制度）根據可靠性規律制定相應的維修制度 故障率呈正指數型的機械設備有明顯的耗損故障期，應在它到來之前及時進

54、行維修，這就是維故障率呈正指數型的機械設備有明顯的耗損故障期，應在它到來之前及時進行維修，這就是維修行業歷來采用的定期檢修制。修行業歷來采用的定期檢修制。 沒有耗損故障期的機械設備，不僅沒有必要定期檢修，而且每次檢修后出現沒有耗損故障期的機械設備，不僅沒有必要定期檢修，而且每次檢修后出現早期故障反而降低了可靠性，像飛機這樣的可修復的復雜系統沒有耗損故障，因早期故障反而降低了可靠性，像飛機這樣的可修復的復雜系統沒有耗損故障，因此不用定期檢修。此不用定期檢修。 故障率呈常數型的機械設備，其可靠性只受隨機因素影響，定期檢修不能預故障率呈常數型的機械設備，其可靠性只受隨機因素影響，定期檢修不能預防隨機

55、故障。通過分析隨機因素，盡量減少隨機因素的發生概率或采用并聯系統，防隨機故障。通過分析隨機因素，盡量減少隨機因素的發生概率或采用并聯系統，就能夠避免故障的產生。就能夠避免故障的產生。返 回1.3 1.3 機械零件失效形式及其對策機械零件失效形式及其對策 在設備使用過程中，機械零件由于設計、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失在設備使用過程中，機械零件由于設計、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規定的功能，無法繼續工作的現象稱為失效。當機械設備的關鍵零部件失效時，就規定的功能，無法繼續工作的現象稱為失效。當機械設備的關鍵零部件失效時，就意味著設備處于故障狀態。機器故障和機械零件的失效密不可分。機械設備

56、類型很意味著設備處于故障狀態。機器故障和機械零件的失效密不可分。機械設備類型很多，其運行工況和環境條件差異很大。機械零件失效模式也很多，主要有磨損、變多，其運行工況和環境條件差異很大。機械零件失效模式也很多，主要有磨損、變形、斷裂、蝕損等四種普通的、有代表性的失效模式。形、斷裂、蝕損等四種普通的、有代表性的失效模式。 1.3.1 1.3.1 零件的磨損及其對策零件的磨損及其對策 相接觸的物體相互移動時發生阻力的現象稱為摩擦。相對運動的零件的摩擦表面發生尺寸、相接觸的物體相互移動時發生阻力的現象稱為摩擦。相對運動的零件的摩擦表面發生尺寸、形狀和表面質量變化的現象稱為磨損。摩擦是不可避免的自然現象

57、；磨損是摩擦的必然結果，形狀和表面質量變化的現象稱為磨損。摩擦是不可避免的自然現象；磨損是摩擦的必然結果，兩者均發生于材料表面。摩擦與磨損相伴產生，造成機械零件的失效。當機械零件配合面產生兩者均發生于材料表面。摩擦與磨損相伴產生，造成機械零件的失效。當機械零件配合面產生的磨損超過一定限度時，會引起配合性質的改變，使間隙加大、潤滑條件變壞，產生沖擊，磨的磨損超過一定限度時，會引起配合性質的改變，使間隙加大、潤滑條件變壞，產生沖擊，磨損就會變得越來越嚴重，在這種情況下極易發生事故。一般機械設備中約有損就會變得越來越嚴重，在這種情況下極易發生事故。一般機械設備中約有80%80%的零件因磨損而的零件因

58、磨損而失效報廢。失效報廢。據估計，世界上的能源消耗約有據估計，世界上的能源消耗約有30%30%50%50%是由于摩擦和磨損造成的。是由于摩擦和磨損造成的。 1 1、磨損過程、磨損過程 以摩擦副為主要零件的機械設備以摩擦副為主要零件的機械設備, ,在正常運轉時在正常運轉時, ,機械或零部件的磨損過程一般可分為磨合機械或零部件的磨損過程一般可分為磨合（跑合）階段、穩定磨損階段和劇烈磨損階段（跑合）階段、穩定磨損階段和劇烈磨損階段, ,如圖如圖1-81-8所示。所示。 1 1）磨合階段）磨合階段 如圖中的如圖中的OAOA線線段，又稱跑合階段。段，又稱跑合階段。 2 2）穩定磨損階段）穩定磨損階段 經

59、過磨合階經過磨合階段，摩擦副表面發生加工硬化，微段，摩擦副表面發生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈性接觸觀幾何形狀改變，建立了彈性接觸條件。條件。 0AB時間時間磨磨損損量量劇烈磨損階段劇烈磨損階段穩定磨損階段穩定磨損階段磨合階段磨合階段圖圖1.8 機械磨損過程機械磨損過程 3 3）劇烈磨損階段）劇烈磨損階段 經過經過B B點以后，由于摩擦條件發生較大的變化，如溫度快點以后，由于摩擦條件發生較大的變化，如溫度快速升高，金屬組織發生變化，間隙變得過大，沖擊增大，潤滑油膜易破壞，磨損速升高，金屬組織發生變化，間隙變得過大，沖擊增大，潤滑油膜易破壞，磨損速度急劇增加，機械效率下降、精度降低等，從

60、而導致零件失效，機械設備無法速度急劇增加，機械效率下降、精度降低等，從而導致零件失效，機械設備無法正常運轉。正常運轉。2 2、磨損類型及磨損機理、磨損類型及磨損機理 按摩擦表面破壞的機理和特征不同，磨損可分為以下幾種類型：粘著磨損、磨料磨損、疲勞按摩擦表面破壞的機理和特征不同，磨損可分為以下幾種類型：粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損。磨損、腐蝕磨損和微動磨損。 1 1、粘著磨損、粘著磨損 粘著磨損又稱為粘附磨損，是指當構成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發生粘著磨損又稱為粘附磨損，是指當構成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發生相對運動時，由于粘著作用，接觸表面的材料從一個表面轉移到