第一章 基本知识(机械设备修理工艺学)ppt课件.ppt

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1、第一章机械设备修理的基本知识,第一节机械零件的失效,一、零件的变形,(一)零件变形的原因,材料的变形可分为弹性变形和塑性变形,塑性变形是应力超过材料的屈服强度，应力消除后，变形不能完全恢复，被保留下来的部分就是塑性变形,弹性变形是可以恢复的变形，应力消除后，变形消失,机械零件的变形有以下四个方面的原因,1毛坯制造-由于会形成残余的内应力，随着应力的重新分布，零件会产生变形和断裂,兰州职业技术学院 胡羽,2.机械加工-零件表层发生塑性变形和冷作硬化，产生内应力，引起变形。,注意：箱体类零件和长而大的基础零件，因厚薄过渡很多，极易产生残余应力，而发生内应力松弛的变形,3.操作使用-由于操作不当使设

2、备过载或产生高温，从而使零部件变形，直至因变形过大而使零件失效。,过载-载荷超过屈服极限s,高温-屈服极限s降低,产生变形,产生变形,4.修理质量-在设备修理过程中，如果不考虑被修零件已经变形，常常会造成零件更大的变形或增加变形的危害。,兰州职业技术学院 胡羽,(二)零件的变形失效,变形失效-由于变形使零件无法正常工作。变形失效可以是弹性变形失效，也可以是塑性变形失效,变形失效主要有两个特征：体积发生变化和几何形状的变化,体积发生变化-弹簧在使用的塑性变形,几何形状的变化-枪筒在上千次的发射后产生膨胀,1.弹性变形失效分析,应用场合-零件无明显的永久变形或涉及到复杂的应力场时必须考虑弹性变形失

3、效。,原因：零件在载荷下会发生屈服和弯曲,材料弹性模量（衡量标准）-弹性模量高则零件工作时的刚度（抵抗变形的能力）高。,兰州职业技术学院 胡羽,补充知识：应力的种类,脉动循环变应力,r =0,静应力: =常数,变应力: 随时间变化,平均应力:,应力幅:,循环变应力,变应力的循环特性:,对称循环变应力,r =-1,-脉动循环变应力,-对称循环变应力,-静应力,min,r =+1,静应力是变应力的特例,兰州职业技术学院 胡羽,2.累积应变失效分析,应用场合-零件在承受稳态载荷时，还承受与主动方向不同的方向叠加一个循环变化的载荷。,结果-零件的总体尺寸沿稳态应力方向更均匀地变化，最终导致构件或零件的

4、韧性断裂或低周疲劳断裂,举例：拉面,循环应变软化现象-当叠加一个在比例极限和屈服强度之间的交变应力时，弹性极限或弹性模量出现连续下降的趋势。,3.过载变形失效分析,零件所受应力大于材料屈服强度,应用场合-载荷超过承载极限时称为过载，过载导致变形或断裂,变形失效,兰州职业技术学院 胡羽,塑性材料 0.5b b-强度极限,(1)应力分析,许用应力,脆性材料,塑性材料,由于材料有缺陷,式中：-许用应力 0.2-脆性材料的屈服强度；s-塑性材料的屈服强度 n-安全系数,工程中零件所能承受的最大应力即为,脆性材料 （16l4）0.2,(2)极限分析-若一个结构或零件在被破坏前允许有一定的塑性变形的情况下

5、，对结构或零件本身的安全性可以采取这种极限分析的方法,兰州职业技术学院 胡羽,(3)变形量分析,应用场合-若对零件的变形要求严格，则按变形量进行设计，不再按所承受的应力 设计,(三)减轻零件变形危害的措施,1)合理选择零件的结构尺寸，改善零件的受力状况，使零件的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时的变形和残余应力。,2)在机械加工对毛坯要进行时效以消除其残余内应力。采用粗精加工分开的原则等。在加工中和修理中减少基准的转换，保留加工基准留给修理时使用，如保留轴类零件的中心孔等。,3)不超负荷运行，避免局部超载和过热，加强设备的检查和维护。,兰州职业技术学院 胡羽,4)在设备修理中，不仅要恢复零件的尺寸

6、、配合精度、表面质量等，还要检查和修复主要零件的形状和位置误差；注意铸件的修理，进行必要的时效处理以消除其残余应力；机械加工修复零件时，注意定位基准表面本身的精度，并要注意切削加工时和装夹的变形；施焊时，尽量减小热影响区，非施焊表面采取降温措施等。,二、零件的断裂断裂,按断口宏观形态特征分为：韧性断裂和脆性断裂,韧性断裂-切应力下产生，一般为穿晶断裂,脆性断裂-低温、高应变速率、应力集中、晶粒粗大和脆性材料。一般为晶界断裂,兰州职业技术学院 胡羽,按载荷性质分为：一次加载断裂和疲劳断裂,一次加载断裂-零件在一次静拉伸、静压缩、静扭转、静弯曲或一次冲击下的断裂。,疲劳断裂-反复加载断裂，即经历反

7、复多次的应力作用或能量负荷循环后才发生断裂的现象。,(一)零件疲劳断裂的基本原理,零件受循环载荷,塑性变形,晶粒滑移,应力集中,微观裂纹（疲劳核心）,应力集中现象更加明显,裂纹向内部扩展,出现宏观裂纹,裂纹长度增加,突然断裂,兰州职业技术学院 胡羽,微观裂纹（疲劳核心）的产生部位,2.表面层有夹杂物、零件表面加工痕迹、表面划伤及其它缺陷,1.晶界与表面相交处,疲劳断裂的两个阶段：亚临界扩展和临界扩展,亚临界扩展-裂纹扩展缓慢，零件相对安全。,临界扩展-裂纹迅速扩展，产生断裂。,注意：重要零件一旦发现裂纹则立即报废。,(二)减轻断裂危害的措施,1.在机械设计中要尽量减少应力集中，对T型焊接接头，

8、采取适当的几何形状，焊后打磨或钻孔。零件截面改变处采用组合圆角。,兰州职业技术学院 胡羽,兰州职业技术学院 胡羽,2.延长零件疲劳寿命的最有效途径是引入残余压应力，如喷丸强化处理、冷滚压加工等。对零件进行表面热处理和化学处理，提高零件表层的强度和硬度，也能延长其疲劳寿命。,3.定期进行无损探伤；尽量减轻零件的腐蚀损伤；尽可能减少设备运行中各部分的温差；设备使用中还要严格避免设备超载和减少冲击。,4.机械设备在修理中注意事项：,1)断口分析-分析断口来判断断裂的形式、原因、起源和超载程度,疲劳断裂断口有两个区域,较光滑区,疲劳起源,疲劳扩展,较粗糙区-瞬时断裂区,兰州职业技术学院 胡羽,兰州职业

9、技术学院 胡羽,瞬时断裂区,韧性材料-纤维状,脆性材料-结晶状,提问：为什么一次加载断裂没有光滑区？,判定：,断口光滑程度大，说明载荷不大，正常工作时间长。,瞬间断裂区偏心小说明疲劳源多、载荷大。,兰州职业技术学院 胡羽,2)裂纹和断裂零件要修复方法a.钻止裂孔；b.采用裂纹防止结构，如附上加强件；c.采用局部更换法，去除疲劳部分，再在去除部分处焊一块金属或进行堆焊；,3)注意修理操作对零件断裂的影响a.避免零件表面的损伤，并保证达到零件表面要求的表面质量。b.对螺纹固定连接的旋紧力矩要适当，过大的旋紧力矩和过小的旋紧力矩均会降低零件的寿命。c.螺柱与螺钉对装配表面的相互位置精度也十分重要，螺

10、柱斜度大不仅造成应力集中，还造成附加弯曲力矩，其寿命会大大降低。,兰州职业技术学院 胡羽,4)采用延长零件寿命的修复方法a.表面去皮修理。b.修磨阶梯轴、曲轴等注意减小表面粗糙度，尤其是过渡圆角部分的表面粗糙度，并采用组合圆角。c.在产生疲劳裂纹前，用热处理方法恢复零件性能。d.在零件发生疲劳损伤前，采用表面喷丸强化处理，可延长其使用寿命。,5)对容易产生断裂的重要零件实行状态监测，如定期进行无损检测，利用闪频仪在零件运转中监测等。,三、零件的蚀损,零件的蚀损有腐蚀和气蚀,(一)腐蚀-化学或电化学反应。也称为腐蚀磨损,兰州职业技术学院 胡羽,腐蚀磨损的分类：,1.氧化磨损-磨损速度较慢,特征-

11、摩擦表面沿滑动方向呈匀细磨痕,氧化膜,脆性氧化膜-磨损速度大干氧化速度 Fe2O3,韧性氧化膜-磨损速度小于氧化速度 Al2O3,2.特殊介质腐蚀磨损-磨损速度较快,材料对腐蚀的影响,含Ag、Cu-容易被高温腐蚀磨损,含Ni、Cr-不锈钢,含W、Mn-抗高温腐蚀,含WC、TiC-高抗腐蚀能力,含Pb、Cd-易被酸性物质腐蚀,轴承材料,兰州职业技术学院 胡羽,减轻腐蚀危害的主要措施有：,1) 尽量以塑料代替金属；合理的结构设计，避免形成腐蚀电池的条件。,2)覆盖金属保护层如镍、铬、锌等，覆盖方法有电镀、喷涂、化学镀等；非金属保护层如涂装、塑料、橡胶、搪瓷等；化学保护层如磷化、钝化、氧化等；表面合

12、金化如渗氮、渗铬、渗铝等。,3)进行电化学保护，用比零件材料化学性能更活泼的金属铆接在零件上，人为形成腐蚀电池，零件成为阴极，从而不会发生电化学腐蚀。（牺牲阳极保护）,4)进行介质处理，使用有机缓蚀剂或无机缓蚀剂加入相应介质，减弱零件的腐蚀。,兰州职业技术学院 胡羽,(二)气蚀,气蚀的机理是当零件与液体接触并有相对运动时，接触处局部压力低于液体蒸发压力时，形成气泡，溶解的气体也会析出形成气泡，这些气泡运动到高压区，气泡被迫溃灭的瞬间，产生极大的冲击力和高温，称为水击现象。气泡形成与破灭的反复作用，使零件表面材料产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状，逐渐扩展成泡沫海绵状，这种现象称为气蚀。严重的气蚀称为

13、穴蚀。,特征：呈麻点状，逐渐扩展成泡沫海绵状,减轻穴蚀危害的措施有：,1)减小与液体接触表面的振动，以减少水击现象的发生。如增强刚性、改善支承、采取吸振措施等。,兰州职业技术学院 胡羽,2)选用耐穴蚀的材料，如铸铁最容易穴蚀的是片状石墨，球状或团状石墨耐穴蚀性好，珠光体比铁素体耐穴蚀。不锈钢、尼龙耐穴蚀。,3)零件表面涂防穴蚀材料，如塑料、陶瓷、表面镀铬，减小表面粗糙度也有利于减轻穴蚀。,4)改进零件结构，减少液体流动时产生涡流的现象。,5)水中添加乳化油，可减小气泡爆破时的冲击力，以减轻穴蚀。,四、零件的磨损,(一)磨损的类型,1)固体 磨粒磨损2)固体 固体磨损3)固体 液体磨损4)固体

14、气体磨损,1.按接触表面的性质分,兰州职业技术学院 胡羽,1)磨粒磨损2)粘着磨损3)疲劳磨损4)腐蚀磨损5)微动磨损6)气蚀磨损与冲蚀磨损,2.按磨损机理分类,(二)磨损的表示方法,1.磨损量表示磨损结果的指标,U-线磨损量V-体积磨损量G-质量磨损量,兰州职业技术学院 胡羽,2.磨损率r表示磨损快慢的指标、其表达方式有两种：,1)用磨损量与发生磨损所经过的时间之比来表述,2)用磨损量与发生磨损所经过的路程之比来表述,3.耐磨性-是r的倒数，表示材料抵抗磨损的性能,兰州职业技术学院 胡羽,4.相对耐磨性-指在相同摩擦条件下，标样材料与试样材料两种磨损量的比值,式中V0-标样材料的磨损量；V-

15、试样材料的磨损量,(三)磨损的一般规律-三个阶段,1.初期磨损阶段(又称跑合阶段)磨损速度较快,兰州职业技术学院 胡羽,2.稳定磨损阶段(又称工作磨损阶段)零件经过短期跑合之后，即进入稳定磨损阶段，磨损速度较小，磨损量与时间成正比,3.急剧磨损阶段(又称强烈磨损阶段) 最终导致零件完全失效,兰州职业技术学院 胡羽,(四)减少磨损的途径,1)正确选择材料是提高耐磨性的关键，对于抗疲劳磨损，采用抗疲劳的合金材料,2) 改善零件表面的耐磨性可采用多种表面处理方法，用滚压加工表面强化处理，各种化学表面处理，塑性涂层、耐磨涂层，喷钼、镀铬、等离子喷涂等。,3)尽量保证液体润滑，采用合适的润滑材料和正确的

16、润滑方法，采用润滑添加剂，注意密封等。,4)正确的进行摩擦副的结构设计是提高耐磨性减少磨损的重要条件。设计中可应用置换原理和转移原理。,置换原理磨活塞环，保护气缸套,转移原理磨轴瓦，保护曲轴,兰州职业技术学院 胡羽,5)正确的使用与维护设备,第二节 设备修理前的准备工作,一、设备修理的方式,修理,计划修理,排除故障的修理,（一）计划修理-机械设备使用一段时间后为防止设备故障，按计划进行检修。举例：轴承寿命为5000h，在之前检修。,计划预修的修理类别有：大修、项修、小修和定期精度调整,兰州职业技术学院 胡羽,1.机械设备的大修是工作量最大的一种计划修理。大修时，对机械设备的全部或大部分部件解体

17、；修复基准件；更换或修复全部不合格的零件；修理、调整机械设备的电气系统；修复机械设备的附件以及翻新外观等，从而达到全面消除修前存在的缺陷，恢复机械设备的规定精度和性能。,兰州职业技术学院 胡羽,2.项目修理(简称项修)是根据机械设备的实际技术状态，对状态劣化已达不到生产工艺要求的项目，按实际需要进行针对性的修理。项修时，一般要进行部分拆卸、检查，更换或修复失效的零件，必要时对基准件进行局部修理和校正坐标，从而恢复所修部分的性能和精度。项修的工作量视实际情况而定。,3.小修机械设备的小修是工作量最小的一种计划修理。小修的工作内容主要是针对日常点检和定期检查发现的问题，拆卸有关的零、部件，进行检查

18、、调整、更换或修复失效的零件，以恢复机械设备的正常功能。,兰州职业技术学院 胡羽,机械设备大修、项修、小修工作内容比较,兰州职业技术学院 胡羽,4.定期精度调整是指对精、大、稀机床的几何精度定期进行调整，使其达到(或接近)规定标准；精度调整的周期一般为12年。,注意：在北方，定期精度调整时间选择5、6月份或9、10月份。,(二)排除故障修理-排除故障、恢复机械设备功能的工作称为排除故障修理。,故障分类：精度性故障、磨损性故障、调整性故障和责任性故障。,二、机械零件的修理方案,(一)调整法-主轴和轴承磨损后产生的间隙，可以通过调整螺母使间隙达到车床精度允许的要求。,兰州职业技术学院 胡羽,(二)

19、换位法-汽车前后轮胎的换位。,(三)维修尺寸法-以较复杂而贵重的零件加工后的尺寸加工配合件，前后尺寸不同。,(四)附加零件法-当配合件磨损时，分别进行机械加工，恢复为正确的几何形状，然后在配合孔中压入一个附加零件，以达到原配合要求。例如，C615车床主轴箱的主轴孔圆度泪差大，则将孔扩大后压入铜套，并将铜套的内孔扩至要求。此法适合于磨损严重的主轴箱等设备的修复。,(五)局部更换法-将零件损坏的部分切除掉，再镶上一部分使零件复原。例如车床齿轮组中某一齿轮遭到不正常磨损，可将磨损部分退火后切去，再镶上一新齿圈，铣齿后再淬火，使零件复原。,兰州职业技术学院 胡羽,(六)恢复尺寸法-使磨损的零件恢复原来

20、的形状尺寸和精度的方法称为恢复尺寸法。,方法可分为：1)机械结合法，如金属喷镀、嵌丝补裂纹等。2)电沉积结合法，在电场作用下，镀液中的金属离子在金属表面上还原而形成金属沉积层，如槽镀和近几年采用的快速电镀新方法，广泛用于零件的修复。3)熔接法，如气焊、电焊、锻接等。4)粘接法，采用101胶和618环氧树脂等粘接剂来修复导轨、轴颈的磨损面，也可直接粘接受力不大的零件。5)挤压法，用压力加工的方法，把零件上备用的一部分金属挤压到磨损的工作面上去，以增补磨损掉的金属。,兰州职业技术学院 胡羽,(七)更换新零件法-损坏严重、无法修复或不值得修复的零件，可以更换新的零件。可以修复的零件，有时也用新零件更

21、换，将换下的零件集中起来成批进行修复。,三、设备修理前的准备工作,(一)修前技术准备工作,1修理前技术状况的调查,修前28个月分两步进行,项、小修设备为修前24个月,大型复杂设备为修前68个月,兰州职业技术学院 胡羽,第一步：查阅故障修理、定期检查、定期测试及事故等记录；向机械动力员、操作工人及维修工人等了解下列情况：1)设备的工作精度和几何精度的变动情况。2)设备的负荷能力的变动情况。3)发生过故障的部位、原因及故障频率。4)曾经检查、诊断出的隐患及其处理情况。5)设备是否需要改善维修。,兰州职业技术学院 胡羽,第二步：停机检查的主要内容为：1)检查全部或主要几何精度，2)测量性能参数降低情

22、况，3)各转动机械运动的平稳性，有无异常振动和噪声。4)气压、液压及润滑系统的情况和有无泄漏。5)离合器、制动器、安全保护装置及操作件是否灵活可靠。6)电气系统的失效和老化状况。7)部分解体，测量基础件和关键件的磨损量，确定需要更换和修复的零件，必要时测绘和核对修换件的图样。,兰州职业技术学院 胡羽,注意：停机检查应做到“三不漏检”，即大型复杂铸锻件、外购件、关键件不漏检，要逐一核查。,2修理技术文件的编制,设备大修理常用的技术文件有：1)修理技术任务书。2)修换件明细表及图样。3)电气元件及特殊材料表(正常库存以外的品种规格)。4)修理工艺及专用工、检、研具的图样及清单。5)质量标准。,(二

23、)修前生产准备工作,1材料及备件准备,2专用工、俭、研具的准备,3修理作业计划的编制,兰州职业技术学院 胡羽,修理作业计划的主要内容：,作业程序；分阶段、分部作业所需的工人数、工时及作业天数；对分部作业之间相互衔接的要求；需要委托外单位劳务协作的事项及时间要求；对用户配合协作的要求等。,设备大修理作业程序,兰州职业技术学院 胡羽,第三节 尺寸链,一、尺寸链的基本概念,（一）尺寸链的组成,组成,封闭环A,组成环,1.封闭环A-间接得到的尺寸,A,装配-代表装配技术要求,加工-间接获得的尺寸,特性：TA是封闭环的公差，也是尺寸链中各环公差之和，故TA比各组成环公差都大，是最大的。,兰州职业技术学院

24、 胡羽,2.组成环-该环变化封闭环A也变化的环,组成环,增环-其它组成环不变，该环增大，A也增大，表示,减环-其它组成环不变，该环增大，A减小，表示,箭头判定法：,从封闭环开始任意规定一个方向，然后沿此方向，绕尺寸链依次给各组成环画出箭头。与封闭环箭头方向相反为增环，相同为减环。,故：A2、A3方向相反为增环，A1方向相同为减环,兰州职业技术学院 胡羽,(二)尺寸链分类,1.按尺寸链应用范围分类尺寸链可以分为：设计尺寸链、工艺尺寸链、装配尺寸链以及检验尺寸链。,增环-方向相反,减环-方向相同,同理：,故：A2、A3方向相反为增环，A1方向相同为减环,兰州职业技术学院 胡羽,2.根据尺寸链中组成

25、环的性质分尺寸链可分为：线性尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。,(1)线性尺寸链-同一平面内，直线尺寸，相互平行。,(2)角度尺寸链-同一平面，角度尺寸。角度尺寸链最简单的形式是具有公共角顶的封闭角度图形,兰州职业技术学院 胡羽,其尺寸链方程为：,由角度组成的封闭多边形,其尺寸链方程为：,兰州职业技术学院 胡羽,如图所示箱体零件，在坐标镗床上按尺寸Al、A2镗孔l孔2和孔3，则孔1和孔3的中心距A最后也间接地得到。A1、A2和A3在同一平面内，但彼此不平行，它们构成平面尺寸链(参看图b)。若经换算也可以化为线性尺寸链(参看图c)。,(3)平面尺寸链-同一平面，且不相互平行。,兰州职业

26、技术学院 胡羽,(4)空间尺寸链-不在同一平面内，且不一定互相平行。,3.按尺寸链相互联系的形态分类尺寸链可以分为：串联尺寸链、并联尺寸链和混联尺寸链,(1)串联尺寸链-各尺寸链之间以一定的基准线互相串联结合成为相互有关的尺寸链。前一组尺寸链中各环的尺寸误差，引起基准线位置的变化，从而引起后一组尺寸链的起始位置发生根本的变动，注意公共基准线,兰州职业技术学院 胡羽,(2)并联尺寸链-在各组尺寸链之间，以一定的公共环互相并联结合成的复合尺寸链叫做并联尺寸链。并联尺寸链的特点是几个尺寸链具有一个或几个公共环，当公共环有一定的误差存在时，将同时影响几组尺寸链关系的变化。注意公共环。,兰州职业技术学院

27、 胡羽,(3)混联尺寸链-由并联尺寸链和串联尺寸链混合组成的复合尺寸链叫做混联尺寸链，注意公共基准线及公共环,兰州职业技术学院 胡羽,(三)尺寸链所表示的基本关系,设尺寸链中有n个环，其中有1个封闭环，n-1个组成环，组成环中有m个是增环。,1.封闭环的极限尺寸,封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸之和。,封闭环的最小极限尺寸等于各增环的最小极限尺寸之和减去各减环的最大极限尺寸之和。,兰州职业技术学院 胡羽,封闭环的下偏差是封闭环的最小极限尺寸与基本尺寸之差，也等于各增环下偏差之和减去各减环上偏差之和,2.封闭环的上、下偏差,封闭环的上偏差是封闭环最大极限尺

28、寸与基本尺寸之差，也等于各增环上偏差之和减去各减环下偏差之和,兰州职业技术学院 胡羽,3.封闭环的公差,封闭环的公差等于封闭环的最大极限尺寸减去最小极限尺寸，经化简后即为各组成环公差之和 。,4.各组成环平均尺寸的计算,组成环的平均尺寸按下式计算：,AiM-组成环平均尺寸,Aimax-组成环最大尺寸,Aimin-组成环最小尺寸,兰州职业技术学院 胡羽,有时为了计算方便，往往将某些尺寸的非对称公差带变换成对称公差带的形式，这样基本尺寸就要换算成平均尺寸。,封闭环的平均尺寸等于各增环的平均尺寸之和减去各减环的平均尺寸之和。,AM-封闭环平均尺寸,AiM-增环平均尺寸,AjM-减环平均尺寸,兰州职业

29、技术学院 胡羽,（3）各组成环平均偏差的计算,各组成环的平均偏差等于各环的上偏差与下偏差之和的一半。,EMAi-组成环的平均偏差,AiM-组成环的平均尺寸,Ai-组成环基本尺寸,ESAi-组成环上偏差,EIAi-组成环下偏差,兰州职业技术学院 胡羽,封闭环的平均偏差等于各增环的平均偏差之和减去各减环的平均偏差之和。,EMA-封闭环的平均偏差,EMAi-增环的平均偏差,EMAj-减环的平均偏差,二、尺寸链的解算,以线性尺寸链为基本形式来建立计算公式,(一)极值法解尺寸链 (极大极小法),兰州职业技术学院 胡羽,1.正计算,已知各组成环的尺寸和上、下偏差，求封闭环的尺寸及上、下偏差，称为正计算。,

30、解：,1)确定增环和减环,故：24、40、62方向相反为增环，28、75方向相同为减环,2)求封闭环的基本尺寸,=（24+40+60）-（75+28）,=126-103,=23 mm,兰州职业技术学院 胡羽,3)求封闭环的极限尺寸,=（24-0.04）+（40+0.037）+（62+0.056） -（75-0.10）+（28-0.037）,=23+0.19,=23.190 mm,=（24-0.12）+（40-0.025）+（62+0.01） -（75-0.054）+（28+0.015）,=23-0.096,=22.904 mm,兰州职业技术学院 胡羽,4)求封闭环的公差,=（23.190-22

31、.904）=0.286 mm,5)求封闭环的上、下偏差,=23.190-23=+0.190 mm,=22.904-23=-0.096 mm,故： mm,兰州职业技术学院 胡羽,竖式，在“增环”这一行中抄上尺寸24、40、62及其上、下偏差，在“减环”这一行中把尺寸28、75的上、下偏差位置对调，并改变其正负号(原来的正号改负号，原来的负号改正号)，同时给减环的基本尺寸也冠以负号，然后把三列的数值作代数和运算，即得到封闭环的基本尺寸和上、下偏差。这种竖式中对增、减环的处理可以归纳成一句口诀：增环尺寸和上、下偏差照抄，减环尺寸上、下偏差对调又变号,竖式主要用来验算封闭环，使尺寸链计算更简明。,兰州

32、职业技术学院 胡羽,可知封闭环的公差比任一组成环的公差都大，换言之，封闭环的精度比各个组成环的精度都低。因此在设计结构零件时，应选最不重要的环作为零件尺寸链的封闭环。但在装配尺寸链中，封闭环是装配后形成的，就是机械设备和部件的装配技术要求，它却正好是最重要的尺寸环。为减小封闭环公差，就应使尺寸链组成环数目尽可能少，即尺寸链最短原则。,尺寸链最短原则：,兰州职业技术学院 胡羽,正计算常常用来校核和检查封闭环的公差是否超过技术要求。在装配尺寸链中，则常常用来检查选用的装配方法是否能够保证装配精度的有关指标。,有关正计算的应用,解：1)绘尺寸链图,兰州职业技术学院 胡羽,故：A2、A3为增环，A1为

33、减环,2)确定增环和减环：,3)求封闭环的基本尺寸A,=（25+0）-25=0 mm,4)求封闭环的上、下偏差：,=（0.065+0.006）-0=+0.071 mm,=（-0.065-0.006）-（0.084）=-0.155mm,兰州职业技术学院 胡羽,5)用竖式法验算：,故： 上下偏差均超过技术要求，间隙无法保证。,2.反计算-已知封闭环的极限尺寸(或上、下偏差)及其公差，求解各组成环的上、下偏差及公差，则称为尺寸链的反计算。,计算方法两种,等精度法,等公差法,兰州职业技术学院 胡羽,（1）等公差法-环数不多时，可将已知封闭环的公差按照 平均分配给各个组成环，然后根据各尺寸加工难易适当调

34、整公差。但要满足,（2）等精度法-在尺寸链环数较多时，对各组成环公差先定为相同的公差等级，求出公差等级系数，再计算各环公差，而后按加工难易进行适当调整，但也需满足下式,等公差法的具体步骤：,1.先通过 确定各组成环公差。,2.根据入体原则确定上下偏差。即外尺寸取上偏差为0，内尺寸取下偏差为0，对于孔的中心距按对称偏差确定。,兰州职业技术学院 胡羽,3.根据加工的难易程度作适当调整各组成环公差，但要满足,4.根据公式分别计算基本尺寸及其上下偏差。,例：如图所示为汽车发动机曲轴，设计要求轴向装配间隙为0.050.25mm，即 在曲轴主轴颈前后两端套有止推垫片，正齿轮被压紧在主轴颈台肩上，试确定曲轴

35、主轴颈长度Al=43.50mm，前后止推垫片厚度A2=A4=2.5mm，轴承座宽度A3=38.5mm等尺寸的上、下偏差。,兰州职业技术学院 胡羽,解：1)绘出尺寸链图,故：A1为增环，A2、A3、A4为减环。,2)确定增环和减环：,3)按等公差法计算平均公差,按入体原则标注，由于轴承座的加工难度大于止推垫片的加工难度，故可适当调整其公差。例中将A2A4按入体原则可得 由于在两个减环中分别将公差调小了0.01，故需要在另一个减环，也就是A3中加入被调整的公差，即：TA3=0.05+0.01+0.01=0.07，按入体原则,兰州职业技术学院 胡羽,A1的上下偏差：,兰州职业技术学院 胡羽,故：,3

36、.中间计算,已知封闭环及部分组成环，求解尺寸链中某些组成环的计算称为中间计算。,如图所示为活塞，从使用性能要求，应保证销孔轴心线至顶部的尺寸99mm及其公差。为使机床尺寸调整简便，在工序图上应注明以安装基准A标注尺寸B，试确定该工序尺寸B及其公差。,兰州职业技术学院 胡羽,分析：由于安装加工时，是以端面A作为定位基准，来分别加工活塞的上表面及销孔，故尺寸155和尺寸B是直接保证的，而尺寸99为间接保证的，所以尺寸99为封闭环，现已知 则：,由公式： 可知封闭环公差是各组成环公差之和，即封闭环公差是尺寸链中的最大值。,现：TA=ESA-EIA=0-（-0.087）=0.087 mm,而：TC=E

37、SC-EIC=0-（-0.25）=0.25 mm,则：C为增环，B为减环,兰州职业技术学院 胡羽,显然：TCTA故无法保证加工后TA的公差值。,则：尺寸C的公差设计不合理，故要减小尺寸C的公差。,现将尺寸C调整为： ，即TC=0.063 mm,提问：如何获得？,根据加工方法所能获得的经济精度等级查表获得，并按入体原则标注。,由于尺寸C为增环，B为减环,B的基本尺寸为：,兰州职业技术学院 胡羽,B的上、下偏差为：,故： 可保证尺寸A达到设计要求。,三、装配尺寸链的建立方法,1.线性尺寸链,（1）全部由长度尺寸组成的线性尺寸链-尺寸链的组成环全部为长度尺寸,兰州职业技术学院 胡羽,建立尺寸链的步骤

38、：,a.确定封闭环,装配尺寸链的封闭环是装配精度要求，如例2中的A要求装配精度即装配间隙为0.050.25 mm。,b.查找组成环,装配尺寸链的组成环是相关零件的相关尺寸。所谓相关尺寸就是指相关零件上的相关设计尺寸，他的变化会引起封闭环的变化。在例2中的相关零件是发动机曲轴1、前止推垫片2、轴承座3、后止推垫片4。取定相关零件后，应遵循“尺寸链环数最少”原则，确定相关尺寸，在例2中的相关尺寸分别为A1、A2、A3和A4它们是以A为封闭环的装配尺寸链中的组成环。,兰州职业技术学院 胡羽,注意：“尺寸链环数最少”是建立装配尺寸链时应遵循的一个重要原则。即：每一个有关零件仅以一个组成环列入。否则会使

39、装配精度降低。,C.画出尺寸链图，并确定组成环性质。,（2）若线性尺寸链中出现形位公差环或配合间隙环,a.确定封闭环,例：根据金属切削机床专业标准规定，一般卧式车床主轴锥孔的轴心线和尾座顶尖套锥孔轴心线对床身导轨的不等高度允差为，只许尾座高，如图所示。,兰州职业技术学院 胡羽,装配尺寸链的封闭环是装配精度要求：A=0mm,b.查找组成环,从所示的结构示意图中，按照装配基准为联系的方法查找到相关零件是尾座底板和床身，相关部件为主轴箱和尾座，用相关部件或组件代替多个相关零件，有利于减少尺寸链的环数，即可得到,即：A1+A=A3+A2,A1-主轴箱主轴锥孔的轴线至其底面距离,A2-尾座顶尖套锥孔的轴

40、线至其底面距离,A-主轴箱主轴锥孔的轴线和尾座顶尖套锥孔的轴线对床身导轨的不等高,A3-尾座底板厚度,兰州职业技术学院 胡羽,若要进一步查找相关部件中的相关零件，从图中找到相关零件为：,主轴箱体1、主轴2、轴承3（内圈、滚柱、外圈）、前顶尖4、后顶尖5、尾座套筒6、尾座体7、尾座底板8、床身9,相关零件确定后，进一步确定相关尺寸。本例中各相关零件的装配基准大多是圆柱面（孔和轴）和平面，因而装配基准之间的关系大多是轴线间的位置尺寸和形位公差，如同轴度、平行度和平面度等，以及轴和孔的配合间隙所引起的轴线偏移量。若轴和孔是过盈配合，则可认为轴线的偏移量等于零。,兰州职业技术学院 胡羽,本例中，由于前

41、后顶尖和两锥孔都是过盈配合，故它们的轴线偏移量等于零，因此可以把主轴锥孔的轴线和尾座套筒的轴线作为前后顶尖的轴线。同样主轴轴承的外圈和主轴箱体的孔也是过盈配合，故主轴轴承的外圈的外圆轴线和主轴箱体孔的轴线重合。,同时，考虑到前顶尖中心位置的确定是取其跳动量的平均值。即主轴回转轴线的平均位置，它是轴承外圈内滚道的轴线位置。因此，前顶尖前后锥的同轴度、主轴锥孔对主轴前后轴颈的同轴度、轴承内圈孔和外滚道的同轴度，以及滚柱的不均匀性等都可不计入装配尺寸链中此时，尺寸链中虽仍有A1和A2尺寸，但它们的含义已不是部件尺寸，而是相应零件的相关尺寸。,C.画出尺寸链图,兰州职业技术学院 胡羽,兰州职业技术学院

42、 胡羽,e1-主轴轴承外圈内滚道（或主轴前锥孔）轴线与外圈外圆（即主轴箱体的轴承孔）轴线的同轴度。,e2-尾座套筒锥孔轴线与其外圆轴线的同轴度。,e3-尾座套筒与尾座体孔，配合间隙所引起的轴线偏移量。,e4-床身上安装主轴箱体和安装尾座底板的平导轨面之间的平面度。,故有：A1+e1+A=e2+e3+A2+A3+A4,兰州职业技术学院 胡羽,第四节 修理基准和典型修理作业的内容,一、修理基准的选择,在修理设备时，合理地选择刮研修理基准面，对保证设备修理精度是很重要的。装配图中通过设计基准、设计尺寸来表达各部件间的位置要求，根据分析后确定下来的尺寸链关系，选择修理基准面是比较方便的。,(一)基准不

43、变组合修理法,1.定义：在修复尺寸链的精度时，只选用一个基面，而所有作用面的修理，都以此面为基准。,2.基准选择：修理基准与设计基准相重合，以便根据尺寸链的关系检查精度。,兰州职业技术学院 胡羽,当尺寸链的设计基准不具备作为修理基准所要求的条件时，则应按修理基准要求的条件另行选择。由于修理基准不是组成封闭环的一个作用面，因此修理路线是由所选的修理基准出发，分两支从两边沿尺寸链各环伸张至封闭环，每支组成环的修理公差近似封闭环公差的12。,注意：,1.两支组成环通常避免同时修理，在第一支组成环修复后，根据实际偏差，换算第二支组成环的公差带和中心坐标，这样可以把组成环的修理公差放大到近似封闭环的公差

44、。,2.必须按尺寸链各环的排列顺序关系逐环修理，用上一环的实际偏差修正下一环的公差带和中心坐标，以利于对封闭环精度的控制。,兰州职业技术学院 胡羽,3.选择刮研修理基准的条件是：,1)选择在整个尺寸链中具有高精度又便于精确测量的作用面为修理基准面，保证在这个基面上的任何位置上所测量的全部误差不超出封闭环允许的误差，并能满足各组成环所要求的精度。,2)选择尺寸链中具有高精度、无磨损和变形、不需要修理的主要作用面为基面，以避免对此基面进行不必要的修理。例如保证铣床工作台对主轴中心线平行度的尺寸链，应以立柱上的完好的主轴支承孔为修理基准。,兰州职业技术学院 胡羽,3)基准面选择尺寸链中刚性好的零件上

45、，不因外界影响而变形。修理基准的精度在整个修理过程中能够自始至终保证稳定。,4)并联或串联尺寸链的修理基准面，最好选在几个尺寸链的公共面上，以保证有关尺寸链间的相对精度。例如，保证牛头刨床工作台面对横向导轨的平行度和工作台支架导轨面对工作台横向导轨的平行度的串联尺寸链应选横梁导轨为基准。,兰州职业技术学院 胡羽,5)选择修理工作量最大的作用面(修刮的面积最大，形状复杂或所处的位置不易加工)为修理基面，用修复尺寸链中其它作用面的办法，达到对此基面的相对精度要求。这样，在开始修刮基准面时，可不考虑对其它作用面的相对要求，简化了对基面的修理工作，也减少了整个尺寸链的修理工作量。,6)选用原来的加工基

46、准作为修理基准，对于装配关系较复杂的零件(如床身、箱体等)，容易保持原有的装配关系。,7)根据修理程序与装配程序一致的原则，应将修理基准选在开始装配的作用面上。这样，便于在装配过程中随时测量，校正装配误差和修刮的累积误差。,兰州职业技术学院 胡羽,(二)基准变换组合修理法,定义：有些修理尺寸链，单用一个修理基准很不方便，必须采用多基准修理。,基准变换组合修理法分：多基准串联组合法和多基准并联组合法。,多基准串联组合法-沿着尺寸链的排列顺序关系由前一环的末面作为下一环的基面。,多基准并联组合法-由于一环或几环需要的精度较高，或由于测量不方便时，可选其它的表面作为修理基面，由于要求较高的各环被单独

47、出来，精度较好控制。,兰州职业技术学院 胡羽,如图中，除选定设计基准（铣床主轴轴线）作为基面以外，还可选择（工作台纵向导轨面）作为基准修理工作台横向导轨面、（工作台横向导轨面）作为基准修理工作台上下表面。,兰州职业技术学院 胡羽,在图中，除了以工作台面作为基准测量主轴与尾座轴的等高性以外；修磨尾座轴时，增加面（尾座孔轴线）作为基准进行配磨；修刮轴承时，增加面（轴承轴线）按主轴配刮。,兰州职业技术学院 胡羽,在使用基准变换修理法时，各组成环的公差要经过换算,注意：,按： 换算,TM/-基准变换后各组成环平均公差。,TA-封闭环公差。,n-修理基准的总数目。,分析：修理基准的数目越少，才可放大组成

48、环的修理公差，有利于修理工作的顺利进行。,二、修理尺寸链的分析方法,分析时从最基本的尺寸链进行，一般利用设备的精度检验标准，找出以此标准允许的误差为封闭环的各修理尺寸链。,兰州职业技术学院 胡羽,如：卧式车床主轴锥孔的轴心线和尾座顶尖套锥孔轴心线对床身导轨的不等高度允差为，若检验超差则要修理，由前课分析可知，尺寸A1，A2，A3及组成了尺寸链，即只要对A1，A2，A3尺寸修理，就可以保证，然后根据各部件装配技术要求，查明其它装配尺寸链。如前所述的e1，e2，e3和e4建立尺寸链来进行修理。,三、修理程序的安排,1.尺寸链各环的排列顺序和装配顺序一致-零件的刮研修理顺序应按照装配的顺序依次修理。

49、,2.尺寸链并联-修理工作首先从公共环开始，然后按顺序修理与公共环有关的各组尺寸链的组成环。,3.尺寸链串联-修理工作从公共基面开始，分别沿两支尺寸链按顺序进行。每支尺寸链的公差控制在T/2 以内。,兰州职业技术学院 胡羽,4.对于有相对位置精度要求的作用面遵循下述原则：,1)先刮大面，后修小面。外圆磨床床身的工作台导轨和砂轮架导轨，在水平面内要求垂直。在同样条件下，刮研导轨应先刮工作台导轨，后刮砂轮架导轨，这样刮研工作量小，容易达到要求。,兰州职业技术学院 胡羽,2)先刮复杂面，后修简单面。例如磨床的工作台上下面要求平行。上面是简单平面，下面是与床身配合的复杂导轨面，为满足平行度要求，应先刮

50、下导轨面，后刮上平面。,3)加工困难的作用面先修，加工容易的作用面后修。如图，是平面磨床的磨头支架，水平导轨与垂直导轨要求互相垂直，首先不考虑它们的垂直度要求，刮研较难加工的水平导轨面，然后在修刮垂直导轨时再控制它们的垂直度，这样较容易保证精度要求。,兰州职业技术学院 胡羽,4)作用面技术要求较高的先修，技术要求较低的作用面后修。如图，为保证镗床立柱导轨与床身导轨的垂直度要求，应先将两组导轨修刮好，然后修刮接触点要求较少的立柱与床身的结合面。,5.两相配件配刮时的修理顺序：,1)大的作用面先刮，例如卧式车床床身导轨和溜板配合面的配刮。床身导轨先刮，溜板导轨后配刮，这样以大配小，以长配短，容易达