机电设备维修工艺学 教案

1、第 一 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第一章 机械零件失效的模式及其机理1.1机械零件的磨损教学目标：1、了解机械零件的磨损的概念。2、掌握机械零件的磨损的类型。教学重点： 1、了解机械零件的磨损的概念。2、掌握机械零件的磨损的类型。教学难点: 机械零件的磨损的类型。教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分：据估计，世界上的能源消耗中有1/31/2是由于摩擦和磨损造成的，因此降低机械磨损就能极大

2、地节约能源。u 教学内容正文一、金属零件表面损伤失效 零件的表面损伤破坏主要是磨损、腐蚀和接触疲劳。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，从而使零件表面遭到破坏。与此同时，对于承受交变应力的零件，还要引起腐蚀疲劳的现象。 1、机械零件的磨损损伤 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。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。 （1）粘着磨损 当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所

3、引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。 （2）磨料磨损 磨料磨损又称磨粒磨损。它是当摩擦副的接触表面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。 （3）疲劳磨损  疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。 （4）腐蚀磨损 在摩擦过程中，

4、金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀产物剥的应力一般都低于材料的屈服强度或抗拉强度，按静强度设计的标准应该是安全的。但实际中，在重复及交变载荷的长期作用下，机件或零件仍然会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂，它是一种普通而严重的失效形式。在实际失效件中，疲劳断裂占了较大的比重，约80一90。         4、环境断裂         实际上机械零部件的断裂，除了与材料的特性、应力状态和应变速

5、率有关外，还与周围的环境密切相关。尤其是在腐蚀环境中，材料表面或裂纹边沿由于氧化、腐蚀或其它过程使材料强度下降，促使材料发生断裂。可以看出，环境断裂是指材料与某种特殊环境相互作用而引起的具有一定环境特征的断裂方式。环境断裂主要有应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变、腐蚀疲劳断裂和冷却断裂等。  二、金属零件的变形失效 塑性变形：机械零件在外载荷作用下，当其所受应力超过材料的屈服极限时，就会发生塑性变形。在设计机械零件时，一般不允许发生塑性变形。机械零件发生塑性变形后，其形状和尺寸产生永久的变化，破坏零件间的正常相对位置或啮合关系，产生振动、噪音、承载能力下降，严重时，

6、机械零件，甚至机器不能正常工作。例如，齿轮的轮齿发生塑性变形，不能满足正确啮合条件和定传动比传动，在运转时将产生剧烈的振动和噪音；弹簧发生塑性变形后，直接导致丧失其功能。 弹性变形：零件在载荷作用下，将发生弹性变形，如弯曲变形、扭转变形、拉伸变形等。过大的弹性变形将导致零件失效，如机床主轴弹性变形过大，将造成被加工零件精度下降。  二、金属零件表面损伤失效 零件的表面损伤破坏主要是磨损、腐蚀和接触疲劳。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，从而使零件表面遭到破坏。与此同时，对于承受交变应力的零件，还要引起腐蚀疲劳

7、的现象。 1、机械零件的磨损损伤 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。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。 （1）粘着磨损 当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损称为粘着磨损。粘着磨损又称粘附磨损。 （2）磨料磨损 磨料磨损又称磨粒磨损。它是当摩擦副的接触表面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

8、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。 （3）疲劳磨损  疲劳磨损是摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的一种磨损。 （4）腐蚀磨损 在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀产物剥作业布置：习题1.1,1.2小结：重点了解机械零件的磨损的类型。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，

9、机械工业出版社。 第 二 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第一章 机械零件失效的模式及其机理 1.2金属零件的断裂 1.3技术零件的腐蚀损伤教学目标：1.了解金属零件的断裂形式； 2.掌握金属零件化学腐蚀的类型； 3.掌握减轻腐蚀危害的措施。教学重点：1.金属零件的断裂形式； 2.金属零件化学腐蚀的类型； 3.减轻腐蚀危害的措施。教学难点: 减轻腐蚀危害的措施。教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入

10、部分： 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者联合作用下，其本身连续性遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部分的现象。零件断裂后不仅完全丧失工作能力，而且还可能造成重大的经济损失或伤亡事故。因此，尽管与磨损、变形相比，断裂所占的比例很小，但它仍是一种最危险的失效形式。尤其是现代机械设备日益向着大功率、高转速的趋势发展，断裂失效的几率有所提高。因此，研究断裂成为日益紧迫的课题。断裂的分类方法很多，本书介绍其中的延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和环境断裂四种。一、延性断裂 零件在外力作用下首先产生弹性变形，当外力引起的应力超过弹性极限时即发生塑性变形。外力继续增加，应力超过抗拉强度时发生塑性变形而后

11、造成断裂就称为延性断裂。延性断裂的宏观特点是断裂前有明显的塑性变形，常出现缩颈，而从断口形貌微观特征上看，断面有大量微坑（也称韧窝）覆盖。延性断裂实际上是显微空洞形成、长大、连接以致最终导致断裂的一种破坏方式。 二、脆性断裂 金属零件或构件在断裂之前无明显的塑性变形，发展速度极快的一类断裂叫脆性断裂。它通常在没有预示信号的情况下突然发生，是一种极危险的断裂。 三、疲劳断裂 机械设备中的轴、齿轮、凸轮等许多零件，都是在交变应力作用下工作的。它们工作时所承受的应力一般都低于材料的屈服强度或抗拉强度，按静强度设计的标准应该是安全的。但实际中，在重复及交变载荷的长期作用下，机件或零件仍然会发生断裂，这

12、种现象称为疲劳断裂，它是一种普通而严重的失效形式。在实际失效件中，疲劳断裂占了较大的比重，约80一90。 四、环境断裂 实际上机械零部件的断裂，除了与材料的特性、应力状态和应变速率有关外，还与周围的环境密切相关。尤其是在腐蚀环境中，材料表面或裂纹边沿由于氧化、腐蚀或其它过程使材料强度下降，促使材料发生断裂。可以看出，环境断裂是指材料与某种特殊环境相互作用而引起的具有一定环境特征的断裂方式。环境断裂主要有应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变、腐蚀疲劳断裂和冷却断裂等。金属零件的腐蚀损伤按金属与介质作用机理，腐蚀可分为两大类：化学腐蚀和电化学腐蚀。 一、金属零件的化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀叫

13、化学腐蚀。在这一腐蚀过程中不产生电流，介质是非导电的，如十燥空气、高温气体、有机液体、汽油、润滑油等，其中前二类介质中的腐蚀称为气体腐蚀，其余的称为非电解质溶液中的腐蚀。它们与金属接触时进行化学反应形成表面膜，在不断脱落又不断生成的过程中使零件腐蚀。 大多数金属在室温下的空气中就能自发地氧化，但在表面形成氧化物层之后，如能有效地隔离金属与介质间的物质传递，就成为保护膜。如果氧化物层不能有效阻止氧化反应的进行，那么金属将不断地被氧化。据研究，金属氧化膜要在含氧气的条件下起保护膜作用必须具有以下条件：膜必须是紧密的，能完整地把金属表面全部覆盖住；膜在气体介质中是稳定的；膜和基体金属的结合力强，巨有

14、一定的强度和塑性；膜具有与基体金属相当的热膨胀系数。在高温空气中，铁和铝都能生成完整的氧化膜，但是铝的氧化膜同时具备了上述四种条件，具有良好保护性能，而铁的氧化膜与铁结合不良，则起不了保护作用。 二、金属零件的电化学腐蚀 电化学腐蚀是金属与电解质物质接触时产生的腐蚀。它与化学腐蚀的不同点在于其腐蚀过程有电流产生。常见的电化学腐蚀形式有：大气腐蚀，即潮湿空气中的腐蚀；土壤腐蚀，如地下金属管线的腐蚀；在电解质溶液中的腐蚀，如酸、碱、盐溶液和水中的腐蚀；在熔融盐中的腐蚀，如热处理车间，熔盐加热炉中的盐炉电极和所处理的金属发生的腐蚀。大多数金属的腐蚀都属于电化学腐蚀，其涉及面广，造成的损失大，腐蚀过程

15、比化学腐蚀强烈得多。 电化学腐蚀的根本原因是腐蚀电池的形成。需要形成腐蚀电池的三个条件是：有两个或两个以上的不同电极电位的物体，或在同一物体具有不同电极电位的区域，以形成正、负极；电极之间需要有导体相连接或电极直接接触；要有电解液。 三、减轻腐蚀危害的措施 1正确选材 根据环境介质和使用条件，选择合适的耐腐蚀材料，如含有镍、铬、铝、硅、钛等元素的合金钢；在条件许可的情况下，尽量选用尼龙、塑料、陶瓷等材料。 2合理设计 在制造机械设备时，即使应用了较优质的材料，但如果在结构的设计上不从金属防护角度加以全面考虑，则常会引起机械应力、热应力以及流体的停滞和聚集、局部过热等现象，从而加速腐蚀过程。因此

16、设计结构时应尽量使整个部位的所有条件均匀一致，做到结构合理、外形简化、表面粗糙度合适。 3覆盖保护层 覆盖保护层即在金属表面上覆盖一层不同的材料，改变表面结构，使金属与介质隔离开来，以防止腐蚀。常用的覆盖材料有金属或合金、非金属保护层和化学保护层等。 4电化学保护 对被保护的机械设备通以直流电流进行极化，以消除电位差，使之达到某一电位时，被保护金属的腐蚀可以很小甚至呈无腐蚀状态。这种方法要求介质必须是导电的、连续的。根据被保护设备所接电源极性，可分为： （1）阴极保护法 主要是在被保护金属表面通以阴极直流电流，消除或减少被保护金属表面的腐蚀电池作用。 （2）阳极保护法 主要是在被保护金属表面通

17、以阳极直流电流，使其金属表面生成钝化膜，从而增大了腐蚀过程的阻力。 此外，可用一个比零件材料的化学性能更活泼的金属铆接到零件上，形成一个腐蚀电池，零件作为阴性，不会发生腐蚀。这种运用电化学原理的方法常称为牺牲阳极法。如在海洋中，航行的船舶底部常铆接有锌块，以保护铁壳不受海水腐蚀。 5添加缓蚀剂 在腐蚀性介质中加人少量能减少腐蚀速度的物质，即缓蚀剂，可减轻腐蚀。按化学性质，缓蚀剂有无机和有机二种。如重铬酸钾、硝酸钠、亚硫酸钠等无机类，能在金属表面形成保护，使金属与介质隔开；胺盐、琼脂、动物胶、生物碱等有机化合物，能吸附在金属表面上，使金属溶解和还原反应都受到抑制，从而减轻金属腐蚀。 6改变环境条

18、件 即将环境中的腐蚀介质去除，以减少其腐蚀作用。如采用通风、除湿、去除二氧化硫气体等。对常用的金属材料来说，把相对湿度控制在临界湿度（5070）以下，可显著减缓大气腐蚀。在酸洗车间和电解车间里，合理设计地面坡度和排水沟，做好地面防腐蚀隔离层，来防止酸液渗透地面而使其凸起，以免损坏贮槽及机械基础。 作业布置：习题1.3,1.4小结：重点掌握减轻腐蚀危害的措施。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。 第 三 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第一章 机械零件失效的模式及其机理1

19、.4机械零件的变形教学目标：1.了解游机械零件变形的类型； 2.掌握机械零件变形的特点； 3.掌握减少变形的措施。教学重点：1.机械零件变形的特点； 2.减少变形的措施。教学难点: 减少变形的措施教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分： 机械零件的变形及其对策 机械零件或构件在外力的作用下，产生形状或尺寸变化的现象称为变形，过量的变形时机械零件失效的重要类型，也是判断韧性断裂的明显征兆；机械零件变形可分为弹性

20、变形和塑性变形两大类。弹性变形：金属零件在作用应力小于材料屈服强度时产生的变形称为弹性变形，其特点是：1)当外力取出后，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，他表示材料对弹性变形的阻力3） ；3）弹性变形量很小，一般不超过原材料长度的0.1%1%。 塑性变形：塑性变形又称为永久变形，是指机械零件在外加载荷去除后留下来的一部分不可恢复的变形。 塑性变形导致机械各部分零件尺寸和外形发生变化，将引起一系列不良后果。例如，机床主轴塑性弯曲，将不能保证加工精度，导致废品率增大，甚至主轴不能工作。 防止和减少零件变形的对策 变形是不可避免的，我们可以从下列四个

21、方面采取相应的对策防止和减少机械零件变形。 1） 设计：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、修理等问题； 2）、加工：在加工中采取一系列工艺措施来防止和减少变形，对毛坯要进行时效以消除其残余内应力；时效有自然时效和人工时效两种，自然时效，可以将生产出来的毛坯在露天存放12年，这是因为毛坯材料的内应力在1220个月逐渐消失的特点，其时效效果最佳；缺点是时效周期太差。人工时效可使毛坯通过高温退火、保温缓冷而消除内应力。也可以利用振动作用来进行人工时效。高精度零件在精加工过程中必须安排人工时效。 3）、修理：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

22、术要求，还要检查和修复主要零件的形状、位置公差。为了尽量减少零件在修理过程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，同时注意大力贵广“三新”技术，特别是新的修复技术，如刷镀、粘接等。 4）、使用：加强设备管理，制定并严格执行操作规程，加强机械设备的检查和维护，不超负荷运行，避免局部超载或过热等。 作业布置：习题1.5,1.6小结：重点掌握减少变形的措施。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 四 讲：【授课日期】 【周次】 【星期

23、】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.1概述 2.2振动监测与诊断技术教学目标：1.了解机械故障的类型； 2.了解机械振动的特点； 3.掌握机械振动的分析方法。教学重点：1.机械振动的特点； 2.机械振动的分析方法。教学难点: 机械振动的分析方法教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分：第一节 概述机械设备的状态监测与故障诊断是指利用现代科学技术和仪器，根据机械设备（系统、结构）外部信息参数的变

24、化来判断机器内部的工作状态或机械结构的损伤状况，确定故障的性质。状态监测与故障诊断技术是近年来国内外发展较快的一门新兴学科，它所包含的内容比较广泛，诸如机械状态量（力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等）的监测，状态特征参数变化的辨识，机械产生振动和损伤时的原因分析、振源判断、故障预防，机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命估计等等。机械设备状态监测与故障诊断技术是保障设备安全运行的基本措施之。 所谓机械故障，就是指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。通常见到的发动机发动不起来、机床运转不平稳、汽车制动不灵等等现象都是机械故

25、障的表现形式。 故障的分类方法有多种，不同的分类方法反映了机械故障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是为了更好地针对不同的故障形式采取相应的对策。对设备的诊断有不同的技术手段，较为常用的有振动监测与诊断、噪声监测、温度监测与诊断、油液诊断、无损探伤技术等。振动监测与诊断技术机械振动的一般描述机械振动是指物体在平衡位置附近作往复的运动，它表示机械系统运动的位移、速度。加速度量值的大小随时间在其平均值上下交替重复变化的过程。简谐振动1.简谐振动是机械振动中最基本、最简单的振动形式。其振动位移与时间的关系可用正弦曲线表示，表达式为 x（t）Dsin （2tT）2.实测的机械振动机械设备的振动通过传

26、感器转换成电信号，在测试仪器的显示屏上可以见到的是一条时间轴上的波形曲线。实际的振动信号是随机信号，无法用确定的时间函数来表达，只能用概率统计的方法来描述。一般在时域振动波形上提取和考察以下几个特征值对被测机器的状态作初步评价。（1）振幅l）峰值。2）平均值。3）有效值。（2）频率（3）相位二、机械振动信号的分析方法为从信号中提取对诊断有用的信息，我们必须对信号进行分析处理，提取与状态有关的特征参数。如果没有信号的分析处理，就不可能得到正确的诊断结果。因此，信号处理是设备诊断中不可缺少的步骤。振动信号的分析方法，可按信号处理方式的不同分为幅域分析、时域分析以及频域分析。不同的分析方法是从不同的

27、角度观察、分析信号，使信号处理的结果更加丰富。1数字信号处理机械故障诊断与监测所需的各种机械状态量（振动、转速、温度、压力等）一般用相应的传感器换为电信号再进行深处理。通常传感器获得的信号为模拟信号，它是随时间连续变化的。随着计算机技术的飞速发展和普及，信号分析中一般都将模拟信号转换为数字信号进行各种计算和处理。2振动信号的幅值域分析3振动信号的时域分析4振动信号的频域分析 作业布置：习题2.3,2.4小结：重点了解机械振动的分析方法。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 五 讲：

28、【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.3噪声监测与诊断技术（一）教学目标：1.了解机械振动的概念； 2.掌握机械振动的类型； 3.掌握机械振动的检测方法。教学重点：1.机械振动的类型； 2.机械振动的检测方法。教学难点: 机械振动的检测方法教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分：1测定多数的选定通常用于描述机械振动响应的三个参数是位移、速度、加速度。从测量的灵敏度

29、和动态 范围考虑，高频时的振动强度由加速度值度量，中频时的振动强度由速度值度量，低频时的 振动强度由位移值度量。从异常的种类考虑，冲击是主要问题时应测量加速度，振动能量和 疲劳是主要问题时应测量速度，振动的幅度和位移是主要问题时应测量位移。对于大多数机 器来说，速度是最佳参数，这是许多振动标准采用该参数的原因之一。2测量位置的选定首先应确定是测量轴振动还是轴承振动。一般说来，监测轴比测试轴承座或机壳的振动信息更为直接和有效。在出现故障时，转子上振动的变化比轴承座或机壳要敏感得多。不过，监测轴的振动常常要比测量轴承座或外壳的振动需要更高的测试条件和技术，其中最基本的条件是能够合理地安装传感器。测

30、量转子振动的非接触式涡流传感器安装前一般需要加工设备外壳，保证传感器与轴颈之间没有其它物体。在高速大型旋转设备上，传感器的安装位置常常是在制造时就留下的，目的是对设备实行连续在线监测。而对低速中。小设备身来说，常常不具备这种条件，在此情况下，可以选择在轴承座或机壳上放置传感器进行测试。其次应确定测点位置。一般情况下，测点位置选择的总原则是：能对设备振动状态作出全面的描述；应是设备振动的敏感点；应是离机械设备核心部位最近的关键点；应是容易产生劣化现象的易损点。一般测点应选在接触良好、表面光滑、局部刚度较大的部位。值得注意的是，测点一经确定之后，就要经常在同一点进行测量。特别是高频振动，测点对测定

31、位的影响更大。为此，确定测点后必须作出记号，并且每次都要在固定位置测量。如机座、轴承座，一般都选为典型测点。通常对于大型设备，必须在机器的前中后、上下左右等部位上设点进行测量。在监测中还可根据实际需要和经验增加特定测点。不论是测轴承振动还是测轴振动，都需要从轴向、水平和垂直三个方向测量。考虑到测量效率及经济性，一般应根据机械容易产生的异常情况来确定重点测量方向。3振动监测的周期监测周期的确定应以能及时反映设备状态变化为前提，根据设备的不同种类及其所处的工况确定振动监测周期。通常有以下几类：（1）定期检测 即每隔一定的时间间隔对设备检测一次，间隔的长短与设备类型及状态有关。高速、大型的关键设备，

32、振动状态变化明显的设备，新安装及维修后的设备都应较频繁检测，直至运转正常。（2）随机检验 对不重要的设备，一般不定期地进行检测。发现设备有异常现象时，可临时对其进行测试和诊断。（3）长期连续监测 对部分大型关键设备应进行在线监测，一旦测定值超过设定的门槛值即进行报警，进而对机器采取相应的保护措施。四、振动监测标准衡量机械设备的振动标准，一般可分为绝对判断标准、相对判断标准和类比判断标准三大类。 （1）绝对判断标准 绝对判断标准是将被测量值与事先设定的“标准状态槛值” 相比较以判定设备运行状态的一类标准。（2）相对判断标准 对于有些设备，由于规格、产量、重要性等因素难以确定绝对判断标准，因此将设

33、备正常运转时所测得的值定为初始值，然后对同一部位进行测定并进行比较，实测值与初始值相比的倍数叫相对标准。（3）类比判断标准 数台同样规格的设备在相同条件下运行时，通过对各设备相同部的测试结果进行比较，可以确定设备的运行状态。类比时所确定的机器正常运行时振动的许值即为类比判断标准。 需要注意的是，绝对判定标准是在规定的检测方法的基础上制定的标准，因此必须注意适用频率范围，并且必须按规定的方法进行振动检测。适用于所有设备的绝对判定标准不存在的，因此一般都是兼用绝对判定标准、相对判定标准和类比判定标准，这样才能获准确、可靠的诊断结果。五、振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断所用的典型仪

34、器设备包括测振传感器、信号调理器、信号记录仪、信号分析与处理设备等。传感器将机械振动量转换为适于电测的电量，经信号调理器进行发大、滤波、阻抗变换后，可用信号记录仪将所测振动信号记录、存储下来，也可直接输人到信号分析与处理设备，对振动信号进行各种分析、处理，取得所要的数据，随着计算机技术的发展，信号分析与处理已逐渐由以计算机为核心的监视、分析系统来完成。噪声监测与诊断技术机器运行过程中所产生的振动和噪声是反映机器工作状态的诊断信息的重要来源。只要抓住所研究的机器零部件的生振发声的机理和特征，就可对机器的状态进行诊断。在机械设备状态监测与故障诊断技术中，噪声监测也是较常用的方法之一。 作业布置：习

35、题2.4,2.5小结：重点掌握机械振动的检测方法。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 六 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.3噪声监测与诊断技术（二）教学目标：1.了解机械振动的概念； 2.掌握机械振动的类型； 3.掌握机械振动的检测方法。教学重点：1.机械振动的类型； 2.机械振动的检测方法。教学难点: 机械振动的检测方法教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5&

36、#39;； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分： 一、噪声测量声音的主要特征量为声压、声强、频率，质点振速和声功率等，其中声压和声强是两个主要参数，也是测量的主要对象。 噪声测量系统有传声器、放大器和记录器，以及分析装置等。传声器的作用是将声压信号转换为电压信号，测量中常用电容传声器或压电陶瓷传声器。由于传声器的输出阻抗很高，所以需加前置放大器进行阻抗变换。在两放大器之间通常还插人带通滤波器和计机网络，前者能够截取某频带信号，对噪声进行频谱分析；后者则可以获得不同的计权声级。输出放大器的输出信号必须经检波电路和显示装置

37、，以读出总声级，A、B、C、D计权声级或各频带声级。 随着电子计算机技术的迅速发展，在机器噪声监测技术中，广泛采用FFT分析仪进行实时的声源频谱分析。另外还采用了双话筒互谱技术进行声强测量，利用声强的方向性进行故障定位和现场条件下的声功率级的确定。二、噪声测且用的传声器 传声器包括两部分，一是将声能转换成机械能的声接受器。声接受器具有力学振动系统，如振膜。传声器置于声场中，声膜在声的作用下产生受迫振动。二是将机械能转换成电能的机电转换器。传声器依靠这两部分，可以把声压的输人信号转换成电能输出。传声器的主要技术指标包括灵敏度（灵敏度级）、频率特性、噪声级及其指向特性等。 1.传声器按机械能转换成

38、电能的方式不同，分为电容式传声器、压电式传声器和驻极体式传声器。另外，传声器按膜片受力方式不同可分为压强式、压差式和压强压差复合式等类型。2声级计声级计是现场噪声测量中最基本的噪声测量仪器，可直接测量出声压级。一般由传声器、输人放大器、计权网络、带通滤波器、输出放大器、检波器和显示装置组成。3声强测量声强测量具有许多优点，用它可判断噪声源的位置，求出噪声发射功率，可以个需要在声室、混响室等特殊声学环境中进行。 声强测量仪由声强探头、分析处理仪器及显示仪器等部分组成。声强探头由两个传声器组成，具有明显的指向特性。声强测量仪可以在现场条件下进行声学测量和寻找声源，具有较高的使用价值。4声功率的测量

39、声源声功率等于包围声源的面积乘以通过此表面的声强通量。因此，可以用测量声强的方法计算声源声功率。 当声源放在某封闭测量表面以外时，通过此封闭表面的净声强通量等于零。所以，凡是在封闭测量表面以外的声源，对封闭表面内声源的声功率没有影响。作业布置：习题2.6,2.7小结：重点掌握机械振动的检测方法。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 七 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.3噪声监测与诊断技术（三）教学目标：1.了解机械振动的概念；

40、 2.掌握机械振动的类型； 3.掌握机械振动的检测方法。教学重点：1.机械振动的类型； 2.机械振动的检测方法。教学难点: 机械振动的检测方法教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分： 噪声源与故障源识别 噪声监测的一项重要内容就是通过噪声测量和分析来确定机器设备故障的部位和程度。首先必须寻找和估计噪声源，进而研究其频率组成和各分量的变化情况，从中提取机器运行状况的信息。温度监测技术 故障的一个明显特征就是温度

41、的升高，同时温度的异常变化又是引发设备故障的一个重要因素。因此，温度与设备的运行状态密切相关，温度监测在设备故障诊断技术体系中占有重要的地位。一、温度测量基础1温度与温标（1）温度 温度是一个很重要的物理量，它表示物体的冷热程度，也是物体分子运动平均动能大小的标志。（2）温标 用来量度物体温度高低的标准尺度叫作温度标尺，简称温标。各种各样温度计的数值都是由温标决定的，有华氏、摄氏、列氏、理想气体、热力学和国际实用温标等。 其中摄氏温标和热力学温标最常用，二者的关系为: tT -273.15 摄氏温度的数值是以 273.15K为起点（t=0），而热力学温度以0K为起点。2温度测见方式温度测量方式

42、可分为接触式与非接触式两类。 当把温度计和被测物的表面很好地接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则二者的温度必然相等，温度计显示的温度即为被测物表面的温度，这种方式称为接触式测温。 非接触测温是利用物体的热辐射能随温度变化的原理来测定物体的温度。由于感温元件不与被测物体接触，因而不会改变被测物体的温度分布，且辐射热与光速一样快，故热惯性很小。二、接触式温度测量1. 热膨胀式温度计 这种温度计是利用液体或固体热胀冷缩的性质制成的，如水银温度计、双金属温度计。压力表式温度计等。2电阻式温度计 电阻式温度计的感温元件是用电阻值随温度变化而改变的金属导体或半导体材料制成。当温度变化时，感温元件的电阻随

43、温度而变化，通过测量回路的转换，在显示器上显示出温度值。3热电偶温度计 热电偶测温的基本原理 由两种不同的导体（或半导体）组成的闭合回路中，如果使两个接点处于不同的温度，回路就会出现电动势，称为热电势，这一现象即是热电效应，组成的器件为热电偶。若使热电偶的一个接点温度不变，即产生的热电势只和另一个接点的温度有关，因此，测量热电势的大小，就可知道该接点的温度值了。组成热电偶的两种导体，称为热电极。三、非接触式测温 在太阳光谱中，位于红光光谱之外的区域里存在着一种看不见的、具有强烈热效应的辐射波，称为红外线。自然界中的任何物体，只要它本身的温度高于热力学零度，就会产生热辐射。物体温度不同，辐射的波

44、长组成成分不同，辐射能的大小也不同，该能量中包含可见光与不可见的红外线两部分。作业布置：习题2.9小结：重点掌握机械振动的检测方法。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 八 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.4温度监测技术教学目标：1.了解温度监测技术基础知识； 2.掌握温度检测常用方法； 3.掌握温度监测常用工具的用法。教学重点：1.温度检测常用方法； 2.温度监测常用工具的用法。教学方法：讲解法，演示法。教学准备：课件，挂图

45、课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分： 1温度与温标（1）温度 温度是一个很重要的物理量，它表示物体的冷热程度，也是物体分子运动平均动能大小的标志。（2）温标 用来量度物体温度高低的标准尺度叫作温度标尺，简称温标。各种各样温度计的数值都是由温标决定的，有华氏、摄氏、列氏、理想气体、热力学和国际实用温标等。 其中摄氏温标和热力学温标最常用，二者的关系为: tT -273.15 摄氏温度的数值是以 273.15K为起点（t=0），而热力学温度以0K为起点。

46、2温度测见方式温度测量方式可分为接触式与非接触式两类。 当把温度计和被测物的表面很好地接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则二者的温度必然相等，温度计显示的温度即为被测物表面的温度，这种方式称为接触式测温。 非接触测温是利用物体的热辐射能随温度变化的原理来测定物体的温度。由于感温元件不与被测物体接触，因而不会改变被测物体的温度分布，且辐射热与光速一样快，故热惯性很小。二、接触式温度测量1. 热膨胀式温度计 这种温度计是利用液体或固体热胀冷缩的性质制成的，如水银温度计、双金属温度计。压力表式温度计等。2电阻式温度计 电阻式温度计的感温元件是用电阻值随温度变化而改变的金属导体或半导体材料制成。当温

47、度变化时，感温元件的电阻随温度而变化，通过测量回路的转换，在显示器上显示出温度值。3热电偶温度计 热电偶测温的基本原理 由两种不同的导体（或半导体）组成的闭合回路中，如果使两个接点处于不同的温度，回路就会出现电动势，称为热电势，这一现象即是热电效应，组成的器件为热电偶。若使热电偶的一个接点温度不变，即产生的热电势只和另一个接点的温度有关，因此，测量热电势的大小，就可知道该接点的温度值了。组成热电偶的两种导体，称为热电极。三、非接触式测温 在太阳光谱中，位于红光光谱之外的区域里存在着一种看不见的、具有强烈热效应的辐射波，称为红外线。自然界中的任何物体，只要它本身的温度高于热力学零度，就会产生热辐

48、射。物体温度不同，辐射的波长组成成分不同，辐射能的大小也不同，该能量中包含可见光与不可见的红外线两部分。作业布置：习题2.10小结：重点掌握温度检测常用方法。审核：教学后记：参考资料：机械设计手册(第5版)，成大先，化学工业出版社； 钳工工艺学(第4版)，技工学校机械类通用教材编审委员会，机械工业出版社。第 九 讲：【授课日期】 【周次】 【星期】教学内容：第二章 机械设备状态检测与故障诊断技术2.5油液监测与诊断技术（一）教学目标：1.了解油液的性能分析； 2.掌握油液的监测方法； 3.掌握油液监测设备的用法。教学重点：1.油液的监测方法； 3.油液监测设备的用法。教学方法：讲解法，演示法。

49、教学准备：课件，挂图课时分配：1.组织教学：3'； 2.复习提问：5'； 3.引入新课：2'； 4.讲授新课：85'； 5.小结作业：5'。教学过程： 引入部分： 油液监测与诊断技术是近十几年来迅速发展起来的用于机械设备状态监测与故障诊断新技术，尤其在监测与诊断发动机。齿轮传动、轴承系统、液压系统等方面，该技术取得了显著的成果，获得了广泛应用。油液监测与诊断技术通常包括理化性能分析技术、铁谱分析技术、光谱分析技术、颗粒计数技术等，它们实现对油样中所含磨粒的数量、大小、形态、成分等及其变化，油品的劣化变质程度等的分析。1渗透检测的基本原理 渗透检测是一种最

50、简单的无损检测方法，用于检测表面开口缺陷，几乎适用于所有材质的试件和各种形状的表面。它所依据的基本原理是应用液体表面张力对固体产生的浸润作用，以及液体的相互乳化作用等特性来实现检测的。检测时将渗透剂涂于被检试件的表面，当表面有开口缺陷时，渗透剂将渗透到缺陷中。去除表面多余的部分，再涂以显像剂，在适当的光线下即可显示放大厂的缺陷图像的痕迹，从而能够用肉眼检查出试件表面的开口缺陷。2渗透检测的操作步骤（1）预处理 清除试件表面的油脂。涂料、铁锈及污物等。（2）渗透 将试件浸渍于渗透液中或者用喷雾器或刷子等工具把渗透液涂在试件表面，让渗透剂有足够的时间充分地渗人到缺陷中。渗透时间取决于渗透剂、试件材

51、质、缺陷种类及大小等。（3）乳化处理 为了使渗透液容易被水清洗，对某些渗透液有时还要进行乳化处理，喷上乳化剂。（4）清洗 用水或清洗剂去除附着在试件表面的残余渗透剂。（5）显像 将显像剂涂敷在试件表面b，残留在缺陷中的渗透剂就会被显像剂吸出，到表面上形成放大的带色显示痕迹。此过程中，显像剂吸出全部渗透剂并使其充分扩散的时间称为显像时间。（6）观察 荧光渗透检测的观察必须在暗室内用紫外线灯照射。而着色渗透检测法在一定亮度的可见光下即可以观察出红色的缺陷痕迹。（7）后处理 检测结束后，清除表面残留的显像剂，以防腐蚀被检测表面。3渗透检测方法根据不同的渗透液和不同的清洗方式，渗透检测法可以分为几种类

52、型。l）根据渗透液的不同色调，渗透检测可分为荧光法和着色法两种。其中，荧光渗透检测法是采用含荧光材料的渗透液进行检测，使缺陷显示痕迹发出黄绿色的光线。荧光渗透检测的观察必须在暗室里采用紫外线灯进行。而着色渗透检测法是采用含红色染料的渗透液进行检测的，它在自然光或在白光下可以观察出红色的缺陷痕迹。与荧光渗透法相比，着色渗透检测法受场所、电镀和检测装置等条件的限制较小。2）根据清洗渗透液形式的不同，可以分为水洗型渗透检测法、后乳化型渗透检测法和溶剂去除型渗透检测法三种。水洗型渗透液可以直接用水清洗干净；而后乳化型渗透液要把乳化剂加到试件表面的渗透液上以后，再用水洗净；溶剂去除型渗透检测法所用的渗透

53、液要用有机溶剂进行清洗去除。渗透检测法的显像法有湿式显像、快干式显像、干式显像和无显像刘式显像四种。l）湿式显像法是把白色微细粉末状的显像材料调匀在水中作为湿式显像剂的一种方法把试件浸渍在显像剂中或者用喷雾器把显像剂喷在试件上，当显像剂干燥时，在试件表面就形成白色显像薄膜，由白色显像薄膜吸出缺陷中的渗透液而形成显示痕迹。这种方法适用于大批量试件的检测，其中水洗型荧光渗透检测法用得较多。2）快干式显像法是把白色微细粉末状的显像材料调匀在高挥发性的有机溶剂中。该发法的操作极为简单，在溶剂去除型荧光或着色渗透检测法中用得较多。3）干式显像法是直接使用干燥的白色微细粉末状显像材料作为显像剂的一种方法。

54、把试件放在显像剂中或者把试件放在显像装置中，再用喷粉的办法来涂敷显像剂，使显像剂附着在试件表面，从缺陷中吸出渗透液而在表面形成固定的显示痕迹。用这种方法，缺陷部位所附着的显像剂粒子全都附在渗透剂上，而没有渗透剂的部分就不附着显像剂。因此，痕迹不会随着时间的推移而发生扩散，从而能显示出鲜明的图像，因此可用于要求获得与缺陷大小相接近的痕迹的检测。4）无显像剂式显像法是在清洗处理之后，不使用显像剂来形成缺陷显示痕迹的一种方法。它在荧光辉度高的水洗型荧光渗透检测法中，或者在把试件加交变应力的同时检测缺陷显示痕迹等方法中使用。这种方法与干式显像法相同，其缺陷显示痕迹也不会扩散。本方法不能用于着色渗透检测法。4渗透检测的特点和