工程机械维修习题答案

1.机械化老化分哪两种形式？两种形式的老化又分为那些类型？机械设备无论设计和制造得多么完美，都会随着长期的使用、保管或闲置过程产生工作能力下降，精度降低，价值贬低，可靠性降低等现象，这种现象称为老化。

（一）有形老化：a.第Ⅰ种有形老化：包括正常老化和不正常老化。

机械设备及零部件在使用、保管或闲置过程中，因摩擦磨损、变形、冲击振动、疲劳、断裂、腐蚀等使机械实体形态变化、精度降低、性能变坏，这种现象称为有形老化。

b.第Ⅱ种有形老化: 由于自然力的作用，在保管和闲置过程中造成变形、金属锈蚀、材料老化变质等。

（二）无形老化: 机械设备在使用或闲置过程中，由于非自然力和非使用所引起机械设备价值的损失，在实物形态上看不出来的老化现象称之为无形老化或经济老化。

a.第Ⅰ种无形老化：技术结构和经济性能并未改变，但再生产该种机械的价格降低。

b. 第Ⅱ种无形老化: 出现结构更合理、技术性能更佳、效率更高、经济效益更好的新型机械设备，使原机械显得技术陈旧、功能落后而产生的经济老化2.简述老化的起因、规律及如何补偿？故障产生的主要原因。

☆a.无形老化的产生主要是因为科技进步引起。

b.引起有形老化的原因较多，从能量的角度考察可归纳为三类：①周围介质能量的作用。

1．热能；2．化学能；3．其它形式的能量；4．操作和修理机械的人员因误操作或操作不合要求。

②机械内部机械能的作用。

③在制造中聚集在机械零件内部潜伏作用的能量。

☆老化的共同规律（1）零件寿命的不平衡性和分散性（2）机械设备寿命的地区性和递减性（3）机械设备性能和效率的递减性（4）材料性状的不可逆性☆老化后的补偿：一般可通过：维修、更换、更新和改善性修理。

机械老化形式不同，补偿方式也不同，有形老化的局部补偿是修理，无形老化的局部补偿是现代化改装。

有形和无形老化的完全补偿是机械设备更新。

具体课本p6.☆故障产生的主要原因：从以下几方面考虑：1）设计2）材料选择3）制造质量 4）装配质量 5）合理维修 6）正确使用（1）载荷（2）环境（3）保养和操作3、简述提高维修性的主要途径：a.简化结构，便于拆装b.提高可达性c.保证维修操作安全d.按规定使用和维修e.部件和联接件易拆易装f.零部件的无维修设计 (p26)4．引起机械零件失效及耗损的主要形式有那些？5．摩擦按表面状态分为那几种类型，形成充分的液体动压润滑的必要条件有那些？人类对摩擦的机理的认识经历了那几个不同的理论解释阶段。

6．磨损按其破坏机理分为那几种类型？7．简述磨料磨损机理，影响磨料磨损的主要因素。

机件材料磨料磨损机理有那几种学说。

简述减轻磨料磨损的措施。

8．粘着磨损按表面破坏程度，分为那五类，各有何特征？简述粘着磨损的机理。

9．简述发生粘着磨损的条件及影响因素。

10．微动磨损是一种兼有那几种磨损方式的复合磨损，简损发生的条件及影响因素。

11．用双原子模型来说明金属弹性变形的机理。

12．单晶体金属的塑性变形一般以什么方向，什么方式进行的。

13．简述弹性后效及其应用。

14．机械零件产生变形的原因是什么，引起零件产生内应力的因素。

15．从使用与维修角度考虑，如何防止零件产生变形失效。

16．零件发生塑性变形后，金属材料有何变化。

17．简述金属零件发生疲劳断裂的过程，如何防止和减轻断裂的危害。

金属零件疲劳断裂一般经历裂纹萌生、疲劳裂纹亚临界扩展、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂四个阶段。

措施: ①减少局部应力集中；②减少残余应力影响；③控制载荷防止超载；④正确选择材料；⑤正确安装；⑥防止腐蚀；⑦维修时避免产生对零件断裂的影响因素；⑧注意早期发现裂纹，定期进行无损探伤和检测。

18．进行断口分析的目的，简述进行断口宏观分析的主要内容。

目的：①判定断裂的性质、类型，分析找出破坏的原因；②估计断裂零件的超载程度；③提出防止断裂的措施。

宏观分析内容：能分析破断全貌，裂纹和形状的关系，断口与变形的关系，断口与受力状态的关系，初步判定裂纹源位置，破断性质与原因。

19.如何估计疲劳断裂零件的超载程度，画出典型疲劳断口的形貌见图。

答：破断区的偏心越大，说明零件的超载程度越小；最后破断区在截面的中心，超载程度较大，偏离中心的程度愈大，则超载程度愈小。

疲劳核心区、裂纹扩展区、瞬断区。

19.如何估计疲劳断裂零件的超载程度，画出典型疲劳断口的形貌简图。

(p73)20．简述疲劳点蚀起始裂纹的起因及形式，影响疲劳点蚀的因素。

21．简述机械修理中常用的基本修理方法。

机械常用的基本修理方法有：换件法；换位法；调整法；修理尺寸法，附加零件法；局部更换法等。

22．简述机械零件常用的修复方法。

零件修复可采取三种基本方法：其一是，对已磨损的零件进行机械加工，以使其重新具有正确的几何形状（改变了原有尺寸），这种方法叫做修理尺寸法；其二是，利用堆焊、喷涂、电镀和粘接等方法增补零件的磨损表面，然后再进行机械加工，并恢复其名义尺寸、几何形状以及表面粗糙度等，这种方法叫做名义尺寸修理法。

其三是，通过特别修复技术，改变零件的某些性能，或利用零件的金属的塑性变形来恢复零件磨损部分的尺寸和形状等等。

23．零件在机加工修复中应注意的问题，旧件加工有何特点？旧件修复的特点是： 1.加工批量小修理中加工零件品种较多，数量较少，有时甚至是单件生产，零件尺寸，结构复杂。

2.加工余量小且有一定的限制。

如有的旧件原有基准损坏造成加工定位复杂化，有的零件只进行局部加工等3.加工对象不同4.加工表面不同工件硬度高，有时甚至要切削淬硬的金属表面，加之使用中产生的磨损与变形等，使零件的修理困难较大，加工技术要求较高。

旧件的机械加工修复对精度的要求一般是与新件一样，即符合图纸规定的技术要求（采用修理尺寸法时，修复的零件的某些尺寸可按技术要求有些变化）。

与新品制造相比有：安装定位比较困难、表面粗糙度较难达到要求、平衡问题难以得到保证的三大问题。

机械加工修复中应注意的问题：1.零件的加工精度需保证（包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等）；尺寸精度（名义尺寸可以是小数，零件具有不完全可换性）；形状精度（符合新件要求。

圆度，圆柱度，弯曲度，扭曲度）；位置精度（符合新件要求。

同心度，垂直度，平行度等）；表面粗糙度（对耐磨性、疲劳强度、配合性质、耐腐蚀性等均有影响，修理时大多场合达不到要求）；零件表面粗糙度的高低会影响零件的疲劳强度、零件的耐磨性、零件的配合性质、零件的抗腐蚀性能产生影响。

2.定位基准必须准确（最好采用原制造基准）定位基准的选用应遵循基准重合原则（选择零件上的设计基准作为定位基准）、基准统一原则（在多数工序中采用一组可方便地加工其它表面的基准来定位）、均匀性原则（以变形和磨损最小的基面作为定位基准，并足以保证重要表面的加工均匀）；3.轴类零件的圆角要合适；4.必须保证零件的动、静平衡；5.控制加工余量（p82）24．简述修理尺寸法及特点掌握标准修理尺寸法的零件配合尺寸的计算方法。

修理尺寸法是利用机械加工除去待修配合件中磨损零件表面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸（这个新尺寸对外园柱面来说，比原来名义尺寸小，对孔来说比原来名义尺寸大），而另一零件则换用相应尺寸的新件或修复好的磨损配合件，使它们恢复到原有的配合性质，保证原有配合关系不变的修理方法。

修后配合尺寸改变了但配合精度没有改变。

用修理尺寸法修理时常需有修理尺寸配件。

见课本p85 例题25．采用镶套法修复机械零件应注意那些问题？零件的镶套修复法是利用一个特制的零件（附加零件），镶配在磨损零件的磨损部位（需先加工恢复零件这个部位的几何形状）以补偿基本零件的磨损，并将其加工到名义尺寸从而恢复其配合特性。

应注意的问题： a.镶套材料并应根据所镶部位的工作条件选择，应与被修零件的材料尽量一致。

b.在高温下工作的部位，应选择与基体材料线膨胀系数相同的材料才能保证工作的稳定性。

c.要求抗磨的部位，则选择耐磨材料或比基体金属机械性能好的材料，如铸铁零件采用铸铁套，也可采用钢套。

d.套的厚度根据选用的材料和零件的磨损量确定。

钢套的厚度不应小于2～2.5mm，铸铁套厚度不得小于4～5mm。

e.镶套的过盈量应选择合适。

26．“焊修质量高”主要指的是什么？焊缝中易产生气孔，说明其气体的来源。

维修质量高（焊修的零件可以得到较高的强度）。

27．简述铸铁补焊中常见的缺陷，原因及应采取的防止措施。

a. 铸铁含碳量高，碳在铸铁中来不及析出，形成白口铁。

白口铁硬而脆，难以切削，其收缩率大于灰铸铁近一倍，加上铸铁塑性差，脆性大，焊缝区产生热应力和相变应力就极易使焊缝处产生裂纹。

b.铸铁中的碳以石墨形式存在，焊接时石墨被高温氧化生成CO气体，在焊缝金属中，易产生气孔或咬边。

铸铁中某些杂质熔化时易形成高熔点氧化物（如Sio2熔点为1600℃），冷却时首先凝固，既影响铸铁的均匀熔合又易产生不均匀杂质，造成组织不均。

C.年久的铸铁组织老化、性能衰减、强度下降。

尤其是在长期在高温或腐蚀介质中工作的铸件，基体松散、内部组织氧化腐蚀、吸收油脂，可焊性进一步降低，甚至焊不上。

铸铁件焊接中主要的问题是提高焊缝和熔合区的可切削性，防止白口；提高补焊处的防裂性能；提高焊接接头的强度系数。

防止白口的措施：①将工件预热，以减慢焊缝的冷却速度；②调整焊缝的化学成分:采用专用焊条，如石墨化型焊条，铜铁焊条，镍基焊条，或焊条中加入促进石墨化元素，如石墨化型焊条，铜铁焊条，镍基焊条，或焊条中加入促进石墨化元素，防止Fe3C的生成，促使碳以游离子状态石墨存在于铁中。

；③采用钎焊焊接法，这种焊接方法母材不会熔化，可避免熔合区产生白口。

防止裂纹的措施：①采用热焊，减少焊接应力将工件预热（600～700℃）。

②采用“加热减应”焊法以减小焊区与其它部分的温差所引起的应力；③采用塑性、延展性好的金属作焊条（如铜铁焊条、镍基焊条），使之在焊缝受到拉应力时，产生塑性变形，松驰焊缝的拉应力，防止产生裂纹；④冷焊时，采用小电流、断续焊、多层焊、分散焊，调整化学成分等。

28．简述钢零件的可焊性，焊修中易出现的裂纹种类，产生的部位及应采取何防裂措施。

可焊性：低碳钢（含C 0.25%以下）和强度较低的普通低合金钢其淬硬性倾向很小，零件最易焊修。

随着钢的强度等级的提高，如中碳钢、高碳钢和强度较高的合金钢，其可焊性大大降低，焊修件常常出现裂纹。

合金钢最不易焊修。

裂纹种类：裂纹有热裂纹、冷裂纹和热应力裂纹之分。

产生部位：热裂纹多产生于焊缝内，弧坑处更易出现产生热裂纹的主要原因是含碳量偏高；含硫量偏高，含锰量偏低；冷却速度快，结晶成枝状进行，结晶发生偏析。

防止原则为尽量降低冲淡率或适当预热；冷裂纹多出现在近缝区的母材上，有时也出现在焊缝处.防止办法主要是预热或者采用减慢近缝区的冷却速度和应力的焊接工艺，以及采用碱性低氢型焊条；热应力裂纹产生的部位多在大刚度焊件的薄弱断面。