机械零件的失效形式及其对策
机械零件的主要失效形式
机械零件的主要失效形式机械零件常见的失效有：整体断裂、过大的残余变形、表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效。
（一）整体断裂零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或者零件在受变应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。
例如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
轮齿根部折断实例（二）过大的残余变形如果作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限,零件将产生残余变形。
机床上夹持定位零件的过大的残余变形，要降低加工精度；高速转子轴的残余挠曲变形，将增大不平衡度，并进一步地引起零件的变形。
（三）零件的表面破坏零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。
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，从而零件表面遭到破坏。
对于承受变应力的零件，还要引起腐蚀疲劳。
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。
零件表面的接触疲劳是受到接触变应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。
滚动轴承外圈滚道的磨损滚动轴承滚道的疲劳点蚀齿轮轮齿的疲劳点蚀处于潮湿空气中或与水、汽及其它腐蚀性介质相接触的金属零件均有可能发生腐蚀现象；所有作相对运动的零件接触表面都有可能发生磨损；而在接触变应力条件下工作的零件表面将有可能发生接触疲劳。
（四）破坏正常工作条件引起的失效有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。
例如：液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常地工作；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错开时才能正常地工作等。
如果破坏了这些必备的条件，则将发生不同类型的失效。
例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
机械零件的失效和机械故障处理方法工程机械
机械零件的失效和机械故障处理方法 - 工程机械(一)机械零件的失效和机械故障机械失去工作力量称为故障，机器零件丢失规定的工作力量称为失效。
机械的故障和零件的失效是分不开的。
由于零件正常磨损或物理化学变化引起的零件变形、断裂、蚀损等使零件失效而引起的故障，此类故障也叫做自然故障。
1、零件的磨损磨损是零件失效的最主要和普遍的形式。
2、零件的变形机器在工作过程中，由于受力的作用，使零件的尺寸和外形发生转变的现象叫变形。
金属的变形包括弹性变形和塑性变形。
3、零件的断裂零件在外力载荷作用下，首先发生弹性形变，当载荷所引起的应力超出弹性极限而连续增加时，材料可能产生塑性形变，最终应力超过强度极限时发生断裂。
4、蚀损零件在循环接触应力作用下表面发生的点状剥落称为疲惫点蚀；零件受四周介质的化学及电化学作用使表层金属发生的破坏称为腐蚀；零件在温度变化和介质作用下表面产生针状孔洞，并不断扩大称为穴蚀。
疲惫点蚀、腐蚀和穴蚀统称为蚀损。
(二)机械故障的消退(修复)方法对于人为的事故性故障的消退主要靠提高使用、管理、修理人员素养，加强责任心的方法来达到。
而对自然故障则只能通过调整和修理的方法来达到，通常主要有以下一些方法：1、主要恢复协作性质的修理方法(1)调整法一般利用调整螺栓紧度或调整垫片厚度来恢复协作件原有的协作关系，修理时不用对协作件进行加工(或只进行刮研)，而只用增加垫片或调整垫片厚度的方法使其恢复到原始协作间隙。
(2)修理尺寸法在进行修理时对协作件中较贵重零件进行机械加工恢复其几何外形，同时得到一个新的尺寸，然后将协作件中另一个磨损的零件废弃而更换一个新的与经过加工的零件相协作的零件，使该协作件的协作间隙恢复到初始间隙，如修轴换轴瓦，修缸套换活塞等都是。
这种修理方法要考虑零件结构上能够加工的可能性和零件修理后允许的机械强度,在此前提下应尽量增加修理次数；另一方面为了便于备品备件的供应其修理尺寸应加以标准化。
(3)补充零件法(附加零件法)此法对于协作件的每个零件均予加工整形，并对其中的一个零件给以合理的缩径或扩孔，然后在其中补充一个同样材料或质量更高的衬套，以过盈压入或螺纹拧入或焊至原零件上，然后加工至协作尺寸，使协作性质达到要求。
第一章机械零件失效的模式及其机理
第一章机械零件失效的模式与其机理在设备使用过程中，机械零件由于设计、材料、工艺与装配等各种原因，丧失规定的功能，无法继续工作的现象称为失效。
当机械设备的关键零部件失效时，就意味着设备处于故障状态。
机械零件失效的模式，即失效的外在表现形式，主要表现为磨损、变形、断裂等；而失效机理是指失效的物理、化学、机械等变化的过程和内在原因的实质。
第一节机械零件的磨损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。
一、粘着磨损当构成摩擦副的两个摩擦外表相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触外表的材料从一个外表转移到另一个外表所引起的磨损称为粘着磨损。
粘着磨损又称粘附磨损。
二、磨料磨损磨料磨损又称磨粒磨损。
它是当摩擦副的接触外表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。
三、疲劳磨损疲劳磨损是摩擦外表材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和别离出微片或颗粒的一种磨损。
四、腐蚀磨损在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反响或电化学反响，引起金属外表的腐蚀产物剥落，这种现象称为腐蚀磨损。
它是在腐蚀现象与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成的一种机械化学磨损。
它是一种极为复杂的磨损过程，经常发生在高温或潮湿的环境，更容易发生在有酸、碱、盐等特殊介质条件下。
按腐蚀介质的不同类型，腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下腐蚀磨损两大类。
五、微动磨损两个接触外表由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。
它产生于相对静止的接合零件上，因而往往易被无视。
微动磨损的最大特点是：在外界变动载荷作用下，产生振幅很小〔一般为2－20微米〕的相对运动，由此发生摩擦磨损。
机械零件的失效分析-学习领悟
机械零件的失效分析失效：零件或部件失去应有的功效零件在工作过程中最终都要发生失效。
所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。
只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。
一般称呼失效大多是特指零件的早期失效，即未达到预期的效果或寿命，提前出现失效的过程。
失效分析：探讨零件失效的方式和原因，并提出相应的改进措施。
根据失效分析的结果，改进对零件的设计、选材、加工和使用，提高零部件的使用寿命，避免恶性事故的发生，带来相应的经济效益和社会效益。
一、零件的失效形式失效形式分3种基本类型：变形、断裂和表面损伤。
1、变形失效与选材（机件在正常工作过程中由于变形过大导致失效）①弹性变形失效（由于发生过大的弹性变形而造成的零件失效）弹性变形的大小取决于零件的几何尺寸及材料的弹性模量。
金刚石与陶瓷的弹性模量最高，其次是难溶金属、钢铁，有色金属则较低，有机高分子材料的弹性模量最低。
因此，作为结构件，从刚度及经济角度看，选择钢铁是比较合适。
②塑性变形失效（零件由于发生过大的塑性变形而不能继续工作的失效）塑性变形失效是零件中的工作应力超过材料的屈服迁都的结果。
一般陶瓷材料的屈服强度很高，但脆性非常大，因此，不能用来制造高强度结构件。
有机高分子材料的强度很低，最高强度的塑料也不超过铝合金。
因此，目前用作高强度结构的主要材料还是钢铁。
2、断裂失效①塑性断裂零件在受到外载荷作用时，某一截面上的应力超过了材料的屈服强度，产生很大的塑性变形后发生的断裂；②脆性断裂脆性断裂发生时，事先不产生明显的塑性变形，承受的工作应力通常远低于材料的屈服强度，所以又称为低应力脆断；③疲劳断裂在低于材料屈服强度的交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂；④蠕变断裂在应力不变的情况下，变形量随时间的延长而增加，最后由于变形过大或断裂而导致的失效；3、表面损伤①磨损失效磨损主要是在机械力的作用下，相对运动的接触表面的材料以细屑形式逐渐磨耗，而使零件尺寸不断变小的一种失效方式。
浅谈起重机械零件的失效模式及预防措施
浅谈起重机械零件的失效模式及预防措施【摘要】起重机械零件的失效模式一般有磨损、变形、断裂和腐蚀四种形式。
本文从这四种形式论述了机械零件失效对起重机的危害及其预防措施。
【关键词】磨损；变形起重机械被广泛地应用于各种物抖的起重、运输、装卸、安装和人员输送等作业中是现代工业生产不可缺少的设备，在现代企业生产中的作用越来越突出起。
起重机械是以间歇、重复的工作方式, 通过起重吊钩或其它吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备。
由于起重机械的使用频率比较高，工作环境比较恶劣如高温、高腐蚀、潮湿、粉尘等，因此在使用过程中，其技术状态会逐渐变坏，这一过程是设备劣化的过程，起重机械组成的有关零件失效最终将导致起重机实体的损坏。
起重机械零件的失效模式一般有磨损、变形、断裂和腐蚀四种形式。
1.起重机械零件的磨损含义、危害、类型及预防措施（1）起重机械在运转中必然产生摩擦，相当一部分能量在克服摩擦阻力过程中被消耗掉，并转换成摩擦热而使零件升温，表面层产生磨损。
（2）零件磨损后破坏了零件间的正常传动关系，导致设备技术状态变坏。
磨损又是影响设备寿命的重要因素。
（3）磨损的主要类型有：机械摩擦磨损、磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损等。
最常见的还是机械摩擦磨损，由于表面微观不平，峰谷啮合而刮平，或峰顶塑性变形而碾平。
表现为尺寸、形状、体积的变化。
（4）主要预防措施：1）减少机械摩擦磨损的主要措施是摩擦表面要有合适的表面粗糙度，合理的配合间隙，表面间要合理润滑。
2）减少磨料磨损一是防止和减少磨粒进入摩擦表面间；二是增强零件的抗磨性能。
3）减少磨料磨损在设计与修理中要注意选用合适的材料、速度、压力、表面粗糙度、配合间隙等参数。
如钢对钢，改成其一进行镀铜或镀铟的表面处理，或改成钢对铸铁、铜合金、巴氏合金等；采用合理的磨合规范；注意润滑系统的设计和维修，正确选择润滑材料等。
4）疲劳磨损一般发生在滚动摩擦或滚动加滑动的摩擦表面，多产生于润滑良好的闭式传动齿轮、滚动轴承等。
机械零件失效分析
机械零件失效分析机械零件是构成机械设备的基本组成部分，其质量和性能的好坏直接关系到整个机械设备的可靠性和安全性。
然而，在机械设备的长期运行中，由于各种原因，机械零件可能会出现失效现象。
失效分析是一种通过分析失败机械零件的失效原因来帮助我们改进设计、制造和维修策略的方法。
一、失效类型机械零件的失效类型多种多样，常见的包括疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、断裂失效等。
疲劳失效是指材料在交变载荷作用下的长期疲劳过程中逐渐出现的损伤。
磨损失效是指机械零件在运行过程中由于与其他零件或外界环境的摩擦而造成的表面磨损。
腐蚀失效是指机械零件由于环境中的化学腐蚀而失效。
断裂失效是指机械零件由于超过其承载能力而发生断裂。
二、失效原因机械零件失效的原因也是多种多样的，常见的有材料问题、设计问题、制造问题、装配问题、使用问题等。
材料问题是指机械零件材料的质量或性能不达标，如含气体、夹杂物、晶粒非均匀等。
设计问题是指机械零件在设计过程中存在结构强度不足、刚度不够的问题。
制造问题是指机械零件在加工过程中存在加工质量不合格、工艺控制不严等问题。
装配问题是指机械零件在装配过程中存在装配不当、配合间隙设计不合理等问题。
使用问题是指机械零件在使用过程中存在操作不当、润滑不足等问题。
三、失效分析方法失效分析是通过分析失效零件的失效样品、现场情况以及相关维修记录来查找失效原因。
常用的失效分析方法包括物理分析、化学分析、力学分析、金相分析等。
物理分析是通过观察失效零件的外部形态和内部结构来判断失效形式。
化学分析是通过对失效零件进行化学成分分析以及腐蚀产物分析来判断失效原因。
力学分析是通过对失效零件进行力学性能测试以及有限元分析等方法来判断失效原因。
金相分析是通过对失效零件进行金相组织观察以及晶体学分析等方法来判断失效原因。
四、失效分析结果的应用失效分析的最终目的是为了指导我们改进机械零件的设计、制造和维修策略，提高机械设备的可靠性和安全性。
机械零件的失效及分析
目录第一章机械零件的失效及分析 (4)第一节基本概念 (4)一、失效的概念 (4)二、失效的危害 (4)三、机械零件失效的基本形式 (4)四、失效分析 (5)第二节零件的磨损失效 (5)一、磨损的一般规律 (5)二、磨料（粒）磨损 (6)三、粘着磨损 (8)四、疲劳磨损 (9)五、微动磨损 (10)六、冲蚀磨损 (11)第三节零件的断裂失效 (12)一、断裂的分类 (12)二、过载断裂 (13)三、疲劳断裂 (14)四、脆性断裂 (16)五、断裂失效分析的步骤 (17)第四节零件的腐蚀失效 (19)一、腐蚀与腐蚀失效危害的严重性 (19)二、金属的化学腐蚀与电化学腐蚀 (19)三、腐蚀失效主要表现形态 (20)第五节零件的畸变失效 (23)一、弹性畸变失效 (23)二、塑性畸变失效 (24)三、翘曲畸变失效 (25)四、畸变失效分析 (25)第二章设备的使用与维护 (26)第一节设备的使用 (26)一、合理安排生产任务 (27)二、配备合格的设备操作人员 (27)三、设备操作的基本功培训 (27)四、建立健全的设备使用管理规章制度 (28)第二节延长机械的使用寿命的方法 (29)一、优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节 (29)二、提高机械产品的质量使之经久耐用 (30)三、正确合理使用是延长施工机械的寿命的关键 (30)四、实行定期保养 (31)五、掌握正确的机械维修的方法有效地延长使用寿命 (31)六、其它 (32)第三节润滑保养 (32)一、润滑油检测的传统方法 (33)二、油品的报废判断 (34)三、传统润滑油检测方法的不足之处 (34)四、专业、科学的润滑油检测方法 (35)六、设备润滑的作用 (37)七、润滑管理的基本要求 (37)参考文献 (38)第一章机械零件的失效及分析第一节基本概念一、失效的概念机械设备中各种零件或构件都具有一定的功能，如传递运动、力或能量,实现规定的动作，保持一定的几何形状等等。
机械零件的失效与选材
陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件 ；目前主要应用领域是建筑陶瓷和功能材料。
废气排放少 材料回收及降解
重要金属的世界储量
可用年数 再生率(%)
Fe 128
31.7
Al
35
16.9
Cu 32
40.9
Байду номын сангаасZn 24
21.2
W
47
Ag 15
41.0
Mn 14
Ni
49
第二 节 典型零部件选材及工艺分析
一、工程材料的应用概况 金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前最主要
的四大类工程材料。 高分子材料的强度与刚度低、尺寸稳定性较差且易老化，在
金属材料,尤其是钢铁材料，与其它工程材料相比，在力学 性能、工艺性能和生产成本这三者之间保持着最佳的平衡，具 有最强的竞争力，故金属材料仍然是机械工程材料的主力军。 从这个意义上来讲，人类仍然生活在以钢铁材料为主的“铁器 时代”。以载重汽车用材的重量为例，钢占65％、铸铁占20 ％、有色金属占3％、非金属材料约占12％。在轻型汽车和轿 车中，非金属材料的用量虽有所增加，但金属材料仍占主体。
2、断裂失效 机械零件因断裂而产生的失效。
（1）韧性断裂失效 断裂前有明显的塑性变形。 宏观变形方式为颈缩，典型断口呈韧窝状，韧窝是由于空洞
的形成、长大并连接而导致韧性断裂产生的。 （2）脆性断裂失效
断裂前无塑性变形。疲劳断裂、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳断 裂和蠕变断裂等均属于脆性断裂。
第四章机械零件失效分析及对策
②塑性变形失效（塑性畸变失效）
塑性变形失效是零件由于发生过大的塑性变 形而不能继续正常工作，由过量塑性变形引起的 失效也称为屈服失效。
塑性变形失效的特征是有明显的永久变形，很容易鉴别。
防止塑性变形失效的措施： ◆降低实际应力
（降低工作应力、减少残余应力、降低应力集中）
◆提高材料的屈服强度
③蠕变变形失效
机械零件常见的失效形式包括 变形失效、断裂失效、表面损伤失 效等。
失 效 形 式
1.变形失效
变形失效分为过量弹性变形失效和塑性变形失效两类。
①过量弹性变形失效（弹性畸变失效）
当弹性变形超过规定的限量时（虽然在弹性极限以内）， 会造成零件的不正常匹配关系导致失效。 判断是否为过量弹性变形失效，要综合考虑以下因素：
四、机械零件失效分析
判断机械零件的失效模式，查找其 失效机理和原因，提出预防再失效的对 策的技术活动和管理活动称为失效分析。
失效分析是指分析研究机械零件断裂、 腐蚀、磨损、变形等现象的机理或过程 的特征及规律，从中找出产生失效的主 要原因，以便采用适当控制方法的学科 或技术。
1.失效分析的目的
通过对失效件的分析，明确失效类 型，找出引起失效的原因，以便采取相 应对策，使类似的失效不再重复发生， 并为制订维修技术方案提供可靠依据， 以降低设备故障率。
温度梯度等
3.表面损伤失效
①腐蚀失效
金属材料受周围环境介质的化学或电 化学作用而引起的损坏为金属的腐蚀失效。 影响腐蚀的因素：
◆金属的特性 ◆金属的成分 ◆零件表面状况 ◆环境
防止腐蚀失效的措施
◆正确选材 ◆合理设计零件结构 ◆覆盖保护层，隔离有害介质 ◆添加缓蚀剂和去除介质中有害成分 ◆电化学保护 ◆改变环境条件
机器零件的失效形式及设计准则
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
• 在交变应力作用下，即使工作应力没有超过强度极 限，也会由于长时间工作而发生折断，这种折断称 为疲劳断裂，是承受交变应力的机械零件的主要失 齿轮轴疲劳 效形式则。 设计准则
• 2)变形 • 机械零件受载荷后会发生弹性变形，当零件承受的载荷过 大或刚度不足时，会使零件的尺寸和形状超过许用值，零 件不能正常工作。如车床主轴的变形过大，会影响加工零 件的精度。产生此种失效的原因为刚度不够。 • • • • • • •
• 对于同一机械零件可以依据一个准则，也可以同时兼顾几 个准则。具体设计时应按构件的实际使用工况和要求确定 设计准则。
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
• 一、机械零件常见的失效形式 机械零件丧失规定的功能成为失效。机械设计 的最主要目标之一是使设计的零件在规定期限内不 发生失效。 机械零件常见的失效形式有以下几种。
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
• 1)断裂 • 断裂是指由于零件截面上的应力超过其极限应 力产生的失效。 • •
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
静载荷冲击力
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
• 2)强度准则 • 强度指机械零件抵抗破坏的能力。强度准则就是机械零 件的工作应力不超过材料的许用应力，是大多数机械零 件的设计依据。本书将着重讨论机械零件的强度设计问 题。
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
一、机械零件常见的失效形式
一、机械零件常见的失效形式
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
• 二.机械零件设计准则 • 根据零件失效的原因，可建立起相应的零件设计准则。 • • • • • • • • • • •
1.3 机器零件的失效形式及设计准则
机械零部件的失效问题及解决策略
下产生的 。
１ ． ３ 变形
在机械零部件 的作业过程 中 ， 常 常会发生失 效现象 。根 据工程 实际经 验来看 ， 常 见的失效 形式 主要有 以下 ４种 ： 磨 损、 腐蚀 、 变形 、 断裂 。任何 一种形式 的失效 都会有其产生 的 条件 、 特征及判断依据 ， 而且 一旦 零件 出现 失效 ， 很有可能 是
众所周知 ， 在具体设 计 每一个 机械零 部件 的 时候 ， 都会
对该零件提 出一 定的功 能要 求 ， 但 是在 作业 过程 中 ， 由于 各 种 因素 的存 在 ， 会导致 机械 的形 状或材 料 的性能 、 组 织发 生
一
腐蚀主要指 的是零部件在化学 、 电化 或物理等 各种作用 下而出现的破坏 。腐蚀从分布情况 来看 ， 主要有全 面腐蚀 和 局部腐蚀 。全面腐蚀相对来说 比较 好把握 ， 失效分 析多半是
往会 出现 一定 的位移及分离 ， 从 而使零件 的表面形状 、 尺寸 、 组织 等发生根 本性 的变化 ， 这一 情况就是指 磨损现象 。在工
业生 产中 ， 如果按照磨损 的形式来 划分 ， 主要有 腐蚀磨损 、 疲 劳磨 损 、 摩擦 磨损 、 磨料 磨损等 。一般来说 ， 磨料磨 损指的是
几 种 情 况 同 时发 生 。
１ ． １ 磨 损
变形一般是指物体受到外力 的作用 ， 形状和尺 寸发生相
应 的变化 ， 只要物体受 力就 会 出现 变形 ， 只是 幅度大小 不方
便控制 。在外力不断增加 的情 况下 ， 机械 零部件在 此过程 中
作业 时 ， 相互接触并产生相对运 动的物体 的材料表 面往
机械零件的失效分析
如机床主轴、大型立式车床横梁、镗 床镗杆，机床导轨等。为了保证加工精度，要 求立式车床横梁因刀架重力产生的弹性变形要 小。若横梁刚度不够，则会造成车削的工件端 面中间凸的平面度误差，外圆有锥度。
接触疲劳磨损是零件表面在接触压应力的长期不断 反复作用下引起的一种表面疲劳剥落破坏现象。表现为在 接触表面上出现许多针状或痘状的凹坑称麻点。如长期工 作的齿轮的齿表面产生大量麻点后其啮合情况恶化，引起 噪声增大，振动增加，甚至齿根折断。
1.1 机械零件常见的失效形式
高温下工作零件的失效
对于许多在高温下工作的零件，只考虑室温下的 力学性能是不够的，因为高温下材料的强度随温度升高和 加载时间的延长而降低。
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
韧性断裂1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
脆性断裂
脆性断裂实物
河流花样
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
疲劳断裂
疲劳断裂实物
疲劳断裂显微形貌
1.1 机械零件常见的失效形式
断裂失效
断裂是最危险的一种失效形式，在 机械零件设计时，认真考虑如何防止断裂 事故发生是非常重要的。
1.2 机械零件失效的原因
•零件选材
选材错误或不合理会造成成批 零件报废，另外，材料的杂质、组织 状态对零件性能有显著的影响，因此 选材时应充分考虑并做认真检查。
1.2 机械零件失效的原因
•零件加工与装配
因零件的冷热加工或热处理不当 而产生的质量缺陷，也会构成引发零件 失效的危险源。机器装配或安装过程中， 由于装配不良，对中性较差等问题，使 机器在运转时产生附加应力及振动，就 会使零件过早失去应有功能。
机械零件的失效与强化
腐蚀疲劳
腐蚀疲劳是在腐蚀介质与循环应力的联合作用下产生的。这种 由于腐蚀介质而引起的抗腐蚀疲劳性能的降低，称为腐蚀疲劳。 疲劳破坏的应力值低于屈服点，在一定的临界循环应力值（疲 劳极限或称疲劳寿命）以上时，才会发生疲劳破坏。而腐蚀疲 劳却可能在很低的应力条件下就发生破断，因而它是很危险的.
影响材料腐蚀疲劳的因素主要有应力交变速度、介质温度、介 质成分、材料尺寸、加工和热处理等。增加载荷循环速度、降 低介质的PH值或升高介质的温度，都会使腐蚀疲劳强度下降。 材料表面的损伤或较低的粗糙度所产生的应力集中，会使疲劳 极限下降，从而也会降低疲劳强度.
第八章 机械零件的失效与强化
第一节 零件的失效形式与分析方法
机械零件的失效：零件在使用过程中由于某种原因而丧失原 设计功能的现象。 失效分析的任务：找出失效的主要原因，制订改进措施，对 零件进行强化和韧化处理，提高零件的使用寿命。 零件失效有三种形式，即过量变形、断裂和表面损伤失效。
一、过量变形失效
细晶强化不但可提高强度，还可改善塑性和韧性。
4. 第二相强化
第二相强化是指利用合金中存在的第二相进行强化的现象。其 机理与第二相的形态、数量及在基体上的分布方式有关。
（1）弥散强化 材料通过基体中分布有细小、弥散的第二
相质点而产生强化的方法，称为分散强化。强化实质是第二 相质点与位错的交互作用，阻碍位错运动。
1. 过量弹性变形失效
2. 过量塑性变形失效
3. 蠕变变形失效
1. 过量弹性变形失效 零件由于产生过大的弹性变形而失效，称为弹性变形失效。 例如对于受弯扭的轴类零件，其过大变形量会造成轴上啮合 零件（齿轮）的严重偏载甚至啮合失常，进而导致传动失效。 2. 过量塑性变形失效 零件承受的应力超过其材料的屈服强度时发生塑性变形，过 量的塑性变形会使零件的相对位置发生变化，使整个机器运 转不良。变速器中齿轮的齿形发生过量塑变造成啮合不良、产生振动
1.1机械零件的失效
机械零件的失效
零件的变形 一个结构或零件，特别是基础零件在外加载荷的 作用下发生变形，将导致零部件之间相互位置精度遭 到破坏，影响各组成零件的相互关系。据估算，变形 对零部件寿命的影响在30%左右。对于金属切削机床 类设备，由于精度要求较高，变形的影响就更加突出。 在修理实践中发现，修理质量低、大修周期短的一个 重要原因就是零部件的变形。
项目一 机械设备修理的 基础知识
任务一 机械零件的失效
主讲：左 坤
机械零件失效
在设备使用过程中，机械零件由于设计、材 料、工艺及装配等各种原因，丧失规定的功能， 无法继续工作的现象称为失效。当设备的零部件 失效时，就意味着设备处于故障状态。 机器发生故障后，其技术经济指标部分或全 部下降而达不到预定要求，如功率下降、精度降 低、出现不正常的声响等。
零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，引起
变形。
(3)操作使用 工程机械、矿山机械、冶金设备、锻压设备及其他热加工机械 设备等，在较恶劣的工况下工作，其个别零部件在极限载荷或超载 荷的情况下运行，高温导致零部件屈服强度降低，从而使零部件产 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。
减少或消除零件蚀损的对策
1.正确选材（耐蚀材料塑料替代金属） 2.合理设计 3.覆盖保护层（镍、烙、锌、涂装、氧化、渗氮）
4.电化学保护(用活泼金属对零件阴极保护条件
4.机械零件的磨损及其对策
相接触的物体相互移动时发生阻力
零 件 的 磨 损
的现象称为摩擦。相对运动零件的摩擦
１.安全可靠性 2.准确性 3.经济性 4.可能性 5. 时间性
6、确定零件修换应考虑的因素
机械零件失效形式及其对策零件的变形及其对策
(3)时效变形 钢件热处理后产生不稳定组织，由此引起 的内应力处于不稳定状态;铸件在铸造过 程中形成的铸造内应力也处于不稳定状态。 在常温下较长时间的放置或使用，不稳定 状态的应力会逐渐发生转变，并趋于稳定， 由此伴随产生的变形称为时效变形。塑性 变形导致机械零件各部分尺寸和外形的变 化，将引起一系列不良后果。
1)当外力去除后，零件变形消除，恢复 原状。
2)材料弹性变形时，应变与应力成正比， 其比值称为弹性模量，它表示材料对弹 性变形的阻力。在其他条件相同时，材料 的弹性模量越高，由这种材料制成的机械 零件或构件的刚度便越高，在受到外力作 用时保持其固有的尺寸和形状的能力就越 强。
3)弹性变形量很小，一般不超过材料原长度的O. 1 % "-'1. 0%。 在金属零件使用过程中，若产 生超量弹性变形(超量弹性变形是指超过设计允 许的弹性变形)，则会影响零件正常工作。 例如：当传动轴工作时，超量弹性变形会引起 轴上齿轮啃合状况恶化，影响齿轮和支承它的 滚动轴承的工作寿命;机床导轨或主轴超量弹性 变形，会引起加工精度降低甚至不能满足加工 精度b因此，在机械设备运行中，防止超量弹性 变形是十分必要的。除了正确设计外，正确使 用也十分重要，应严防超载运行，注意运行温 度规范，防止热变形等。
(3)修理方面 在修理中，既要满足恢复零件的尺寸、配
合精度、表面质量等技术要求，还要检查和修 复主要零件的形状、位置误差。为了尽量减少 零件在修理中产生的应力和变形，应当制定出 与变形有关的标准和修理规范，设计简单可靠、 好用的专用量具和工夹具，同时注意大力推广" 三新"技术，特别是新的修复技术，如刷镀、粘 接等。 (4)使用方面
二、防止和减少机械零件变形的对策 变形是不可避免的，我们可从下列四个方 面采取相应的对策防止和减少机械零件 变形。 (1)设计方面 设计时不仅要考虑零件的强度，还要重视 零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸与 修理等问题。
机械零件失效形式分析及其防范措施
·机械零件失效形式分析及其防范措施艾金山 1，颜志勇 1，章 义 2（1.湖南机电职业技术学院 汽车工程学院 ，湖南 长沙 410151；2.湖南机电职业技术学院 机械工程学院，湖南 长沙 410151）摘 要：基于机械零部件在使用过程中存在失效的事实，对其常见的断裂、磨损失效形式进行分析、诊断，并提出了相应的防范措施，具有一定的理论和应用价值。
关键词：失效形式；失效分析；防范措施中图分类号：TH17 文献标识码：A文章编号：1007-8320（2014）09-0048-01An analysis of Failure Modes of Mechnical Parts & Preventive MeasuresAI Jin -shan 1，YAN Zhi -yong 1，Z HA NG Yi 2(1.School of Automotive Engineering, Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha,Hunan 410151, China ；2. School of Mechanical Engineering, Hunan Mechanical and Electrical Polytechnic, Changsha, Hunan 410151, China)Abs t r act: Based on the fact that there exist failures in the course of applying mechnical parts,this paper analyzed and diag- nosed the common failure modes of fracture and abrasion and proposed the corresponding preventive measures ,which would be of certain theoretical and practical value.Key wo r d s : failure modes; failure analysis; precautions1 前言失效时由于设计、制造工艺、安装调试、选材、运作维护等 众多因素中的一个或者几个作用于机械零部件上，导致其尺 寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能圆满地完成指 定的功能。
机械设计(2.1.1)--零件的失效形式与设计准则
(3) 胶合—热胶合
高速、重载，润滑不良， 高温导致油膜破裂，材料 熔化、“焊接”，相对运 动表面涂抹烧伤 - 表面精 度降低、噪声。
1-1 零件的失效形式与设计准则
3 、变形过大
齿顶 塑变
三、失效形式
齿体 塑变
(1) 塑性变形
载荷过大导致零件产生塑性变 形，精度降低，零件失效；
1-1 零件的失效形式与设计准则
1-1 零件的失效形式与设计准则
一、机械零件设计步骤
一、F 机械零件设计步骤
建立计算模型
拟定零件的计算简图
确定零件上的载荷
选择材料、热处理方式
分析失效形式、设计准则、确定形状和主要尺 寸
按工艺、标准、规范要求，设计尺寸、绘图、说明 书
仿真优化、修改设计、工程试 验
1-1 零件的失效形式与设计准则
二、失效的概念
刚度—抗弹变能力
刚度准则： y≤[y] 、 θ≤[θ]
1-1 零件的失效形式与设计准则
五、工作能力准则
（ 3 ）寿命准则：设计寿命 L≥[L] 要求寿命
（ 4 ）耐磨性准则：零件抗磨损失效的能力
•压强条件： p≤[p] 防表面间油膜破坏产生磨损 •pv 值条件： pv≤[pv] (v— 相对滑动速度 ) ---- 防止表面间温升过高，油膜破坏加剧磨损—胶合
1 、整体断裂
轮齿整 体断裂
三、失效形式
齿轮轴 疲劳断 裂
(1) 过载断裂
零件上作用（非正 常）过大载荷，导致 零件整体断裂；
(2) 疲劳断裂
交变应力反复作用， 导致疲劳裂纹生成、 扩展、断裂。
1-1 零件的失效形式与设计准则
2 、表面破坏
三、失效形式
(1) 磨损
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以摩擦副为主要零件的机械设备，在正常运转时，机械零件的磨损过程一般可分为磨
合(跑合)阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段，
％的零件因磨损而失效报废。据估计，世界上的能源消耗约有30％～50％是由于摩擦和磨
损造成的。
摩擦和磨损涉及的科学技术领域甚广，特别是磨损，它是一种微观和动态的过程，
在这一过程中，机械零件不仅会发生外形和尺寸的变化，而且会出现其他各种物理、化学和
机械现象。零件的工作条件是影响磨损的基本因素。这些条件主要包括：运动速度、相对压
生尺寸、形状和表面质量变化的现象称为磨损。摩擦是不可避免的自然现象；磨损是摩擦的
必然结果，两者均发生于材料表面。摩擦与磨损相伴产生，造成机械零件的失效。当机械零
件配合面产生的磨损超过一定限度时，会引起配合性质的改变，使间隙加大、润滑条件变坏。
产生冲击，磨损就会变得越来越严重，在这种情况下极易发生事故。一般机械设备中约有80
强烈振动、出现不正常的声响等。
机电设备的故障分为自然故障和事故性故障两类。自然故障是指机器各部分零件的正常
磨损或物理、化学变化造成零件的变形、断裂、蚀损等，使机器零件失效所引起的故障。事
故性故障是指因维护和调整不当，违反操作规程或使用了质量不合格的零件和材料等造成的
故障，这种故障是人为造成的，可以避免。
机器的故障和机械零件的失效密不可分。机械设备类型很多，其运行工况和环境条件差
异很大。机械零件失效模式也很多，主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四件的磨损及其对策
机械零件的磨损及其对策
机械零件的磨损及其对策
机械零件的磨损及其对策
相接触的物体相互移动时发生阻力的现象称为摩擦。相对运动的零件的摩擦表面发
机器失去正常工作能力的现象称为故障。在设备使用过程中，机械零件由于设计、材料、
工艺及装配等各种原因，丧失规定的功能，无法继续工作的现象称为失效。当机械设备的关
键零部件失效时，就意味着设备处于故障状态。机器发生故障后，其经济技术指标部分或全
部下降而达不到预定要求，如功率下降、精度降低、加工表面粗糙度达不到预定等级或发生