机械零件失效与选用
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机械零件失效是指在使用过程中,由于各种原因导致机械零件无法继续正常工作或完成其预期功能的状态。
这种失效可能发生在单个零件上,也可能涉及整个机械系统。
机械零件失效可以分为以下几种类型:
1.功能失效:机械零件无法继续执行其设计的功能。
例如,一个齿轮出现损坏,导致传动
系统停止工作。
2.结构失效:机械零件的结构损坏或破裂,无法承受设计负载或应力。
这可能是由于材料
疲劳、强度不足、过载等原因引起的。
3.磨损失效:机械零件由于长时间摩擦和磨损而失去预期的尺寸、形状或表面质量。
这包
括磨损、磨蚀、划伤、疲劳断裂等问题。
4.腐蚀失效:机械零件由于腐蚀作用而失去其材料的强度、质量或形状。
腐蚀可以是由化
学反应、湿气、酸碱介质等引起的。
5.疲劳失效:机械零件在长期循环加载下发生疲劳断裂。
这常常出现在频繁受力、振动或
应力集中的部位。
6.过载失效:机械零件由于超负荷工作而失效,导致其结构或性能受损。
7.安装和组装失效:机械零件在安装和组装过程中未正确安装或组装,导致功能故障或结
构失效。
机械零件失效可能对机械设备的正常运行造成严重影响,甚至引发事故。
因此,在设计、制造、安装和维护机械系统时,需要考虑失效模式和原因,并采取相应的预防措施,如材料选择、强度计算、润滑和维护等。
定期检查、维护和更换关键零件也是预防失效的重要措施。
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。
机械零部件FMEA的常见失效& 应对措施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。
当机件在载荷(包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等)作用下丧失最初规定的功能时,即称为失效。
一般机械零件的失效形式是按失效件的外部形态特征来分类的,大体包括:磨损失效、断裂失效、变形失效和腐蚀与气蚀失效。
一、磨损失效摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。
当零件之间或零件与其他物质之间相互接触,并产生相对运动时,就称为摩擦。
零件的摩擦表面上出现材料耗损的现象称为零件的磨损。
材料磨损包括两个方面:一是材料组织结构的损坏;二是尺寸、形状及表面质量(粗糙度)的变化。
1、磨料(粒)磨损零件表面与磨料相互摩擦,而引起表层材料损失的现象称为磨料磨损或磨粒磨损。
磨料也包括对零件表面上硬的微凸体。
在磨损失效中,磨料磨损失效是最常见、危害最为严重的一种。
磨料磨损分为三种情况:第一种是直接与磨料接触的机件所发生的磨损,称为两体磨损;第二种是硬颗料进入摩擦副两对摩表面之间所造成的磨损,称为三体磨损;第三种是坚硬、粗糙的表面微凸体在较软的零件表面上滑动所造成的损伤,称为微凸体磨损。
减少磨料磨损的应对措施对工程机械、农业机械、矿山机械中的许多遭受二体磨损机件,主要是选择合适的耐磨材料,优化结构与参数设计。
对所有机械设备中可能遭受三体磨损的摩擦副,如轴颈与轴瓦,滚动轴承,缸套与活塞,机械传动装置等,应设法阻止外界磨料进入摩擦副,并及时清除摩擦副磨合过程中产生的磨屑及硬微凸体磨损产生的磨屑。
具体措施是对空气、油料过滤;注意关键部分的密封;经常维护、清洗换油;提高摩擦副表面的制造精度;进行适当的表面处理等。
2、粘着磨损粘着磨损是指两个作相对滑动的表面,在局部发生相互焊合,使一个表面的材料转移到另一个表面所引起的磨损。
由于摩擦表面粗糙不平,两摩擦表面实际上只是在一些微观点上接触。
零件失效的例子
在机械制造行业中,零件失效是一个常见的问题。
以下是一些零件失效的例子:
1. 摆线针轮:摆线针轮是一种常见的传动机构,常用于工业机械和汽车的变速箱中。
由于长期使用和磨损,摆线针轮可能会出现齿轮磨损和齿轮断裂等问题,导致机器失效。
2. 轴承:轴承是机械中最常见的零件之一,它们用于支持旋转的轴或零件。
如果轴承长期受到过多的负荷或使用环境中有沙子或污垢等,会导致轴承损坏,最终导致机器失效。
3. 导轨:导轨是用于支撑机器部件并使它们沿着指定的路径运动的零件。
如果导轨受到过多的压力或磨损,会导致机器运动不稳定或卡死。
4. 电路板:电路板是电子设备中最常见的零件之一。
如果电路板受到过多的电压或环境中有湿气或腐蚀性物质,会导致电路板短路或烧毁,最终导致设备失效。
以上是一些零件失效的例子,为了避免这些问题的发生,机械制造商需要进行定期保养和维护,及时更换磨损的零件。
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