《机械设备修理》教学课件机械零部件的测绘与维修

1、 机械设备修理 精品课程 学习单元1 典型零部件的测绘与维修 学习任务1.2 机械零部件测绘与维修第1页，共49页。任务分析典型轴类零件结构和功用分析主轴零件图依据国家标准判定零部件的实际状态确定测绘步骤选择合适的修理方法确定合理的修理方案轴类零件的测绘与维修 学习单元 1典型零部件的测绘与维修学习任务 1.2机械零部件测绘与维修第2页，共49页。主轴零件图图1 典型轴类零件实体图第3页，共49页。 1.主轴的结构和功用图2 X62W（X6132）卧式万能铣床主要结构图2 轴类零件三维实体图第4页，共49页。 轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组

2、成。轴上往往还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。 根据功用和结构形状，轴类有多种型式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、曲轴、凸轮轴等，起支承、导向和隔离作用。 轴类零件的主要功用是支承其他转动件回转并传递转矩，同时又通过轴承与机器的机架联接。第5页，共49页。 1) 轴类零件主要是回转体，般都在车床、磨床上加工，常用一个基本视图表达，轴线水平放置，并且将小头放在右边，便于加工时看图； 2) 在轴上的单键槽最好朝前画出全形； 3) 对于轴上孔、键槽等的结构，一般用局部剖视图或剖面图表示。剖面图中的移出剖面，除了清晰表达结构形状外，还能方便地标注有关结构的尺寸公差和形位公差； 4) 退刀槽、圆角

3、等细小结构用局部放大图表达，如图3所示；2 轴类零件的视图表达第6页，共49页。图3 轴类零件的表达第7页，共49页。3 轴类零件尺寸标注 1) 长度方向的主要基准是安装的主要端面(轴肩)。轴的两端一般是作为测量基准，轴线一般作为径向基准； 2) 主要尺寸应首先注出，其余多段长度尺寸都按车削加工顺序注出，轴上的局部结构，多数是就近轴肩定位； 3) 为了使标注的尺寸清晰，便于看图，宜将剖视图上的内外尺寸分开标注，将车、铣、钻等不同工序的尺寸分开标注； 4) 对轴上的倒棱、倒角、退刀槽、砂轮越程槽、键槽、中心孔等结构，应查阅有关技术资料的尺寸后再进行标注。第8页，共49页。4 轴类零件的技术要求

4、(1) 尺寸精度 主要轴颈直径尺寸精度一般为IT6IT 9级，精密的为IT5级。对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求给定公差，或者按装配尺寸链要求分配公差。 (2) 几何精度 轴类通常是用两个轴颈支承在轴承上，这两个支承轴颈是轴的装配基准。对支承轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）一般应有要求。对精度一般的轴颈几何形状公差，应限制在直径公差范围内，即按包容要求在直径公差后标注。如要求更高，再标注其允许的公差值（即在尺寸公差后注外，再加框格标注其形状公差值）。第9页，共49页。 (3) 相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈），相对于支承轴颈的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。由于测量方便的

5、原因，常用径向圆跳动来表示。普通配合精度轴对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03，高精度轴为0.0010.005 。此外还有轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。 (4) 表面粗糙度 一般情况下，支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.160.63，配合轴颈的表面组糙度为Ra0.632.5。 对于通用零件、典型零件以上各项一般都有相应表格和资料可查。第10页，共49页。5 轴类零件的测绘 轴套类零件测绘时的注意事项 1）在测绘前必须弄清楚被测轴、套在机器中的部位，了解清楚该轴、套的用途及作用，如转速大小、载荷特征、精度要求以及与相配合零件的作用等； 2）必须了解该铀、套在机器中安装位置所构成的尺寸链

6、； 3）测量零件尺寸时，要正确的选择基准面。基准面确定后，所有要确定的尺寸均以此为基准进行测量，尽量避免尺寸换算。对于长度尺寸链的尺寸测量，也要考虑装配关系，尽量避免分段测量。分段测量的尺寸只能作为校对尺寸的参考；第11页，共49页。 4) 测量磨损零件时，对于测量位置的选择要特别注意，尽可能地选择在未磨损或磨损较少的部位。如果整个配合表面均已磨损，必须在草图上注明； 5）对零件的磨损原因应加以分析，以利在设计或修理时加以改进； 6）测绘零件的某一尺寸时，必须同时测量配合零件的相应尺寸，尤其是只更换一个零件时更应该如此； 7）测量轴的外径时，要选择适当部位进行，以便判断零件的形状误差，对于转动

7、部位更应注意； 8）测量轴上有锥度或斜度时，首先要看它是否是标准的锥度或斜度，如果不是标淮的，要仔细测量，并分析其作用；第12页，共49页。 9）测量曲轴及偏心轴时，要注意其偏心方向和偏心距离。轴类零件的键槽要注意其圆周方向的位置； 10）测量螺纹及丝杠时，要注意其螺纹头数、螺旋的方向、螺纹形状和螺距。对于锯齿形螺纹更应注意方向； 11) 测绘花键轴和花键套时，应注意其定心方式、齿数和配合性质； 12) 需要修理的轴应当注意零件工艺基准是否完好及热处理情况，作为修理工艺的依据；第13页，共49页。 13) 细长轴放置妥当，防止测绘时发生变形； 14) 对于零件的材料、热处理、表面处理、公差配合

8、、形位公差及表面粗糙度等要求，在绘制草图时都要注明； 15）对测绘图样必须严格审核（包括草图的现场校对），以确保图样质量。第14页，共49页。图4 轴颈磨损修复图6 轴类零件的修理6.1 轴颈磨损的修复 第15页，共49页。（1）按规定尺寸修复（2）堆焊法修复（3）电镀或喷涂修复（4）粘接修复修复方法第16页，共49页。6.2 中心孔损坏的修复 修复前，首先除去孔内的油污和铁锈，检查损坏情况，如果损坏不严重，用三角刮刀或油石等进行修整；当损坏严重时，应将轴装在车床上用中心钻加工修复，直至完全符合规定的技术要求。 第17页，共49页。6.3 螺纹的修复 当轴表面上的螺纹碰伤、螺母不能拧入时，可用

9、圆板牙或车削加工修整。若螺纹滑牙或掉牙，可先把螺纹全部车削掉，然后进行堆焊，再车削加工修复。 第18页，共49页。6.4 键槽的修复 当键槽只有小凹痕、毛刺或轻微磨损时，可用细锉、油石或刮刀等进行修整。若键槽磨损较大，可扩大键槽或重新开槽，并配大尺寸的键或阶梯键；也可在原槽位置上旋转90或180重新按标准开槽。开槽前需先把旧键槽用气焊或电焊填满。 第19页，共49页。6.5 弯曲变形的修复 对弯曲量较小的轴（一般小于长度的8/1000），可用冷校法进行校正。通常对普通的轴可在车床上校正，也可用千斤顶或螺旋压力机进行校正。这些方法的弯曲量能达到1m长0.050.15mm，可满足一般低速运行的机械

10、设备要求。对要求较高、需精确校正的轴，或弯曲量较大的轴，则用热校法进行校正。通过加热使轴的温度达到500550，待冷却后进行校正。热校后应使轴的加热处退火，达到原来的力学性能和技术要求。第20页，共49页。任务分析齿轮结构和功用分析齿轮零件图依据国家标准判定零部件的实际状态确定测绘步骤选择合适的修理方法确定合理的修理方案齿轮零件的测绘与维修 学习单元1 典型零部件的测绘与维修学习任务1.2 机械零部件测绘与维修第21页，共49页。齿轮三位实体图图1 高速重载电力机车牵引齿轮实体图第22页，共49页。 根据齿轮及齿轮副实物，用必要的量具、仪器和设备等进行技术测量，并经过分析计算确定出齿轮的基本参

11、数及有关工艺等，最终绘制出齿轮的零件工作图，这个过程称之为齿轮测绘。从某种意义上讲，齿轮测绘工作是齿轮设计工作的再现。 齿轮作为承受载荷，传递力和力矩。 1.齿轮的概述第23页，共49页。 1）了解被修设备的名称、型号、生产国、出厂日期和生产厂家 由于世界各国对齿轮的标准制度不尽相同，即使是同一个国家，由于生产年代的不同或生产厂家的不同，所生产的齿轮其各参数也不相同。这就需要在齿轮测绘前首先了解该设备的生产国家、出厂日期和生产厂家，以获得准确的齿轮参数； 2）初步判定齿轮类别 知道了齿轮的生产国家即获得了一定的齿轮参数，如齿形角、齿顶高系数、顶隙系数等。除此之外，还需判别齿轮是否是标准齿轮、变

12、位齿轮，或者是非标准齿轮；2 齿轮测绘2.1 齿轮测绘的步骤第24页，共49页。 3）查找与主要几何要素有关的资料 翻阅传动部件图、零件明细表以及零件工作图，若已修理配换过，还应查对修理报告等，这样可简化和加快测绘工作的进程，并可提高测绘的准确性； 4）作被测齿轮精度等级、材料和热处理等； 5）分析被测齿轮的失效原因 分析齿轮的失效原因，这在齿轮测绘中是一项十分重要的工作。由于齿轮的失效形式不同，知道了齿轮的失效原因不但会使齿轮的测绘结果准确无误，而且还会对新制齿轮提出必要的技术要求，使之延长使用寿命； 6）测绘、推算齿轮参数及画齿轮工作图。第25页，共49页。3 齿轮的修理3.1 齿轮的失效

13、失效形式 损 伤 特 征 产 生 原 因 维 修 方 法轮齿折断 整体折断一般发生在齿根，局部折断一般发生在轮齿一端 齿根处弯曲应力最大且集中，载荷过分集中、多次重复作用、短期过载 堆焊、局部更换、栽齿、镶齿疲劳点蚀 在节线附近的下齿面上出现疲劳点蚀坑并扩展，呈贝克状，可遍及整个齿面，噪声、磨损、动载加大，在闭式齿轮中经常发生 长期受交变接触应力作用，齿面接触强度和硬度不高、表面粗糙度大一些、润滑不良 堆焊、更换齿轮、变位切削齿面剥落 脆性材料、硬齿面齿轮在表层或次表层内产生裂纹，然后扩展，材料呈片状剥离齿面，形成剥落坑 齿面受高的交变接触应力，局部过载、材料缺陷、热处理不当、粘度过低、轮齿表

14、面质量差 堆焊、更换齿轮、变位切削第26页，共49页。齿面胶合 齿面金属在一定压力下直接接触发生粘着，并随相对运动从齿面上撕落，按形成条件分为热胶合和冷胶合 热胶合产生高速重载，引起局部瞬时高温、导致油膜破裂、使齿面局部粘焊；冷胶合发生于低速重载、局部压力过高、油膜压溃、产生胶合 更换齿轮、变位切削、加强润滑齿面磨损 轮齿接触表面沿滑动方向有均匀重迭条痕、多见于开式齿轮，导致失去齿形、齿厚减薄而断齿 铁屑、尘粒等进入轮齿的啮合部位引起磨粒磨损 堆焊、调整换位、更换齿轮、换向、塑性变形、变位切削、加强润滑塑性变形 齿面产生塑性流动、破坏了正确的齿形曲线 齿轮材料较软、承受载荷较大、齿面间磨擦力较

15、大 更换齿轮、变位切削、加强润滑第27页，共49页。3.2.1 镶齿修复法 3.2 齿轮的修复第28页，共49页。3.2.2 堆焊修复法 当齿轮的轮齿崩坏，齿端、齿面磨损超限，或存在严重表层剥落时，可以使用堆焊法进行修复。齿轮堆焊的一般工艺为：焊前退火、焊前清洗、施焊、焊缝检查、焊后机械加工与热处理、精加工、最终检查及修整。第29页，共49页。3.2.3 塑性变形法 第30页，共49页。 将齿轮加热到800900放入在图示下模3中，然后将上模2沿导向杆5装入，用手锤在上模四周均匀敲打，使上下模具互相靠紧。将销子1对准齿轮中心以防止轮缘金属经挤压进入齿轮轴孔的内部。在上模2上施加压力，齿轮轮缘金

16、属即被挤压流向齿的部分，使齿厚增大。齿轮经过模压后，再通过机械加工铣齿，最后按规定进行热处理。图中4为修复的齿轮，尺寸线以上的数字为修复后的尺寸，尺寸线以下的数字为修复前的尺寸。 3.2.3 塑性变形法 第31页，共49页。任务分析箱体零件结构和功用分析箱体零件图依据国家标准判定零部件的实际状态确定测绘步骤选择合适的修理方法确定合理的修理方案箱体类零件的测绘与维修学习单元1 典型零部件的测绘与维修学习任务1.2 机械零部件测绘与维修第32页，共49页。箱体三维实体图图1 箱体类零件实体图第33页，共49页。 1 箱体的结构和功用图2 箱体零件三维实体图第34页，共49页。 箱体零件在机器中的主

17、要起减速作用，通过安装在其中的轴带动各个轮，实现机床变速，工作条件是润滑好，刚性高，保证齿轮间的正确啮合，以保证精度的变速。生产类型的确定对零件的工艺规程影响很大，在编制规程之前，须先确定是生产类型。 在当今社会中，减速箱体应用于各种行业，对于社会起到了推动作用。它的结构比较复杂，但配合其它零件使用起来比较方便，给人们带来了便利。第35页，共49页。 (1)支承并包容各种传动零件，如齿轮、轴、轴承等，使它们能够保持正常的运动关系和运动精度。箱体还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。 (2)安全保护和密封作用，使箱体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔热

18、和隔音作用。 (3)使机器各部分分别由独立的箱体组成，各成单元，便于加工、装配、调整和修理。 (4)改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。 箱体的主要功能 第36页，共49页。2 箱体的分类 按箱体的制造方法分，主要有： (1)铸造箱体，常用的材料是铸铁，有时也用铸钢、铸铝合金和铸铜等。铸铁箱体的特点是结构形状可以较复杂，有较好的吸振性和机加工性能，常用于成批生产的中小型箱体。 (2)焊接箱体，由钢板、型钢或铸钢件焊接而成，结构要求较简单，生产周期较短。焊接箱体适用于单件小批量生产，尤其是大件箱体，采用焊接件可大大降低成本。 (3)其它箱体，如冲压和注塑箱体，适用于大批量生产的小型

19、、轻载和结构形状简单的箱体。 第37页，共49页。3. 箱体零件测绘实例 下面以某钢铁厂送料机构的齿轮变速箱箱体为例,综合介绍箱体零件测绘的全过程。 3.1 了解和分析箱体零件 绘制时，首先要了解和分析箱体零件的结构特点、用途、与其他零件的关系，所用材料和加工方法等。检查和判断箱体零件是否失效，其尺寸和形状是否产生变化。 齿轮变速箱箱体内共有三根轴，其中输入轴为蜗杆轴，输出轴为圆锥齿轮轴，与蜗杆啮合的中间轴为蜗轮轴。通过蜗杆与蜗轮啮合将动力传递给中间轴，再经过圆锥齿轮的啮合传动来实现送料机构的变速目的。可以讲变速箱箱体分解成三部分。第38页，共49页。 3.1.1 支撑部分 基本上以圆筒体结构

20、形式表现在箱壁的凸台上。在伸出箱壁的所有凸台上，均设有安装端盖的螺孔。 3.1.2 安装部分 即箱体的底板。在底板上设有螺栓安装孔。由于底板面积较大，为使其与安装基面接触良好并减少加工面积，地面设有凹坑。 3.1.3 联结部分 主要表面为变速箱箱体内部呈方框形的结构。在箱壁上设有安装箱的螺孔等。第39页，共49页。 3.2 确定表达方案 3.2.1 主视图的选择 根据以上分析，箱体的主视图应按其工作位置及形状特征确定。因此主视图采用了局部剖视，见图3 中的AA剖视。在主视图上，展示了输入轴轴孔和，输出轴轴孔，以及与蜗杆啮合的蜗轮轴轴孔三者之间的相对位置及各组成部分的联接关系。 3.2.2 其他

21、视图的选择 为了表达左侧箱壁上两个相连凸台的形状，反映输入轴与输出轴之间的相对位置关系，选用了一个左视图。在左视图上，采用局部剖视来表达箱体顶面的安装螺孔和箱体后面凸台上的螺孔，这样既可避免虚线太多，又便于标注尺寸。 在俯视图上反映了箱体外形和内腔形状，4个底板安装孔及箱体，4个安装螺孔相互之间的位置关系。 BB阶梯剖，反映了蜗轮轴孔德形状和另外两根轴孔的相对位置，以及蜗轮轴孔所在凸台的形状和安装端盖的蜗孔等。这样仅用四个视图就全面表达了该箱体的形状。第40页，共49页。 3.3 画零件草图 根据选定的视图表达方案，徒手绘制箱体草图，如图3。 3.4 画尺寸界线和尺寸线 根据前面所述方法，将零

22、件上所需标注的所有尺寸，画出全部尺寸界线和尺寸线。 3.5 测量尺寸并标注在草图上 测出全部尺寸并标注在零件草图上。例如可用钢直尺直接测量箱体的长、宽、高等外形尺寸。分别测得长度方向的尺寸有箱壁间距为114，箱体两侧和底板凹坑尺寸136，总长180；宽度方向的尺寸有箱壁间距和底板凹坑尺寸104，箱体两侧尺寸120，总宽135；高度方向的尺寸有底板高12，总高145等。这些尺寸一般为未注公差的尺寸，直接注出整数尺寸既可。第41页，共49页。 3.6 圆整尺寸（略） 3.7 编写技术要求 3.8 填写标题栏和技术要求，完成草图。 3.9 根据草图绘制箱体零件图 草图绘制完成后，还要对草图进行全面检查和校核。对测量所得尺寸，尤其是失效部位的尺寸，要根据国家有关技术标准，壳体零件的使用要求，装配关系等具体情况综合确定。经过检查、校核和修改后，即可绘制箱体零件工作图。该变速箱箱体的零件图如图3所示。第42页，共49页。图3 箱体零件图第43页，共49页。4.箱体零件的修理 4.1 气缸体 4.1.1 气缸体裂纹的修复 （1）产生裂纹的部位和原因气缸体的裂纹一般发生在