机械工程教案

白山市育才职业高中2011—2012学年度（上）学期教案科目：机械基础任课教师：王晶白山市育才职业高中2授课班级11级数控授课日期2012.03.19\3.21节次411农业1授课日期2012.03.20\3.22节次411农业2授课日期2012.03.21\3.22节次411农业3授课日期2012.03.19\3.20节次4教材及出版单位机械基础高等教育出版社课题或教学内容磨损及本章小结教学目的及要求1、知识目标：了解磨损的概念、过程及类型2、能力目标：掌握磨损过程阶段3、素质目标：教学重点磨损过程教学难点和关键难点：磨损过程分析关键：课程类型考试课教学方法举例、教具教具准备白山市育才职业高中3教学过程课前准备教学过程：导入：磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。1、磨损的分类:按照表面破坏机理特征，磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。前三种是磨损的基本类型，后两种只在某些特定条件下才会发生。磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。粘着磨损：摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗。表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失。腐蚀磨损：零件表面在摩擦的过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现的物质损失。微动磨损：两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动（小于100μm），此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损3.磨损失效过程机械零件的磨损失效常经历一定的磨损阶段。图1a所示为典型的磨损过程曲线，图1b表示磨损过程曲线的斜率，即磨损率曲线。根据磨损率曲线，可以将磨损失效过程分为三个阶段。(1)跑合磨损阶段（图中0a段）新的摩擦副在运行初期，由于对偶表面的表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少而多数接触点的面积又较大，接触点粘着严重，因此磨损率较大。但随着跑合的进行，表面微峰峰顶逐渐磨去，表面粗糙度值降低，实际接触面积增大，接触点数增多，磨损率降低，白山市育才职业高中4为稳定磨损阶段创造了条件。为了避免跑合磨损阶段损坏摩擦副，因此跑合磨损阶段多采取在空车或低负荷下进行；为了缩短跑合时间，也可采用含添加剂和固体润滑剂的润滑材料，在一定负荷和较高速度下进行跑合。跑合结束后，应进行清洗并换上新的润滑材料。(2)稳定磨损阶段（图中ab段）这一阶段磨损缓慢且稳定，磨损率保持基本不变，属正常工作阶段，图中相应的横坐标就是摩擦副的耐磨寿命。(3)剧烈磨损阶段（图中bc段）经过长时间的稳定磨损后，由于摩擦副对偶表面间的间隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急剧增大，使机械效率下降、精度丧失、产生异常振动和噪声、摩擦副温度迅速升高，最终导致摩擦副完全失效。有时也会出现下列情况：(1)在跑合磨损阶段与稳定磨损阶段无明显磨损。当表层达到疲劳极限后，就产生剧烈磨损，滚动轴承多属于这种类型。(2)跑合磨损阶段磨损较快，但当转入稳定磨损阶段后，在很长的一段时间内磨损甚微，无明显的剧烈磨损阶段。一般特硬材料的磨损（如刀具等）就属于这一类。(3)某些摩擦副的磨损，从一开始就存在着逐渐加速磨损的现象，如阀门的磨损就属于这种情况。3、表面疲劳磨损摩擦副两对偶表面作滚动或滚滑复合运动时，由于交变接触应力的作用，使表面材料疲劳断裂而形成点蚀或剥落的现象，称为表面疲劳磨损（或接触疲劳磨损）。如前所述，粘着磨损和磨粒磨损，都起因于固体表面间的直接接触。如果摩擦副两对偶表面被一层连续不断的润滑膜隔开，而且中间没有磨粒存在时，上述两种磨损则不会发生。但对于表面疲劳磨损来说，即使有良好的润滑条件，磨损仍可能发生。因此，可以说这种磨损一般是难以避免的。腐蚀磨损摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象，称为腐蚀磨损。腐蚀磨损通常是一种轻微磨损，但在一定条件下也可能转变为严重磨损。常见的腐蚀磨损有氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损。1．氧化磨损除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着，纯净金属瞬间即与空气中的氧起反应而生成单分子层的氧化膜，且膜的厚度逐渐增长，增长的速度随时间以指数规律减小，当形成的氧化膜被磨掉以后，又很快形成新的氧化膜，可见氧化磨损是由氧化和机械磨损两个作用相继进行的过程。同时白山市育才职业高中5应指出的是，一般情况下氧化膜能使金属表面免于粘着，氧化磨损一般要比粘着磨损缓慢，因而可以说氧化磨损能起到保护摩擦副的作用。类型内容特点举例粘着磨损摩擦副相对运动时,由于固相焊合,接触点表面的材料由一个表面转移到另一个表面的现象,即粘着磨损。接触点粘着剪切破坏内燃机的铝活塞壁与缸体摩擦擦伤磨料磨损在摩擦过程中,因硬的颗粒或硬的凸出物,冲刷摩擦表面而引起材料脱落的现象,即磨料磨损。磨料作用于材料表面而破坏球磨机的衬板与钢球;农业与矿山机械零件磨损疲劳磨损两接触表面作滚动或滚动滑动复合摩擦时,因周期性载荷作用,使表面产生变形和应力,从而使材料导致裂纹和分离出微片或颗粒的磨损即疲劳磨损。表层或次表层受接触应力反复作用而疲劳破坏滚动轴承;齿轮副腐蚀磨损在摩擦过程中,金属同时与周围介质发生化学或电化学反应,产生材料损失现象,即腐蚀磨损。有化学反应或电化学反应的表面腐蚀破坏曲轴轴颈氧化磨损;化工设备中的零件表面微动磨损复合式磨损片式摩擦离合器的内外摩擦片的接合面上磨损量通常用三种参数来表示：1.WL线磨损──以摩擦表面法向尺寸减少计量的磨损；2.WV体积磨损──以体积减少量计量的磨损；3.WM重量磨损──以重量损失计量的磨损；有时可用磨损率来描述磨损的快慢。单位时间内（或单位行程，单位转数等）材料的磨损量称为磨损率。摩擦材料测试中一般用单位滑动路程或单位摩擦功下的磨损量表示磨损率。如GB5763-98规定定速摩擦试验机用5000转滑动摩擦路程摩擦功的磨损量计算磨损率，其单位是：cm3/Nm.机械零件的磨损失效常经历一定的磨损阶段。图1a所示为典型的磨损过程曲线，图1b表示磨损过程曲线的斜率，即磨损率曲线。根据磨损率曲线，可以将磨损失效过程分为三个阶段。(1)跑合磨损阶段（图中0a段）新的摩擦副在运行初期，由于对偶表面的表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少而多数接触点的面积又较大，接触点粘着严重，因此磨损率较大。但随着跑合的进行，表面微峰峰顶逐渐磨去，表面粗糙度值降低，实际接触面积增大，接触点数增多，磨损率降低，为稳定磨损阶段创造了条件。为了避免跑合磨损阶段损坏摩擦副，因白山市育才职业高中6此跑合磨损阶段多采取在空车或低负荷下进行；为了缩短跑合时间，也可采用含添加剂和固体润滑剂的润滑材料，在一定负荷和较高速度下进行跑合。跑合结束后，应进行清洗并换上新的润滑材料。(2)稳定磨损阶段（图中ab段）这一阶段磨损缓慢且稳定，磨损率保持基本不变，属正常工作阶段，图中相应的横坐标就是摩擦副的耐磨寿命。(3)剧烈磨损阶段（图中bc段）经过长时间的稳定磨损后，由于摩擦副对偶表面间的间隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急剧增大，使机械效率下降、精度丧失、产生异常振动和噪声、摩擦副温度迅速升高，最终导致摩擦副完全失效。有时也会出现下列情况：(1)在跑合磨损阶段与稳定磨损阶段无明显磨损。当表层达到疲劳极限后，就产生剧烈磨损，滚动轴承多属于这种类型。(2)跑合磨损阶段磨损较快，但当转入稳定磨损阶段后，在很长的一段时间内磨损甚微，无明显的剧烈磨损阶段。一般特硬材料的磨损（如刀具等）就属于这一类。(3)某些摩擦副的磨损，从一开始就存在着逐渐加速磨损的现象，如阀门的磨损就属于这种情况。复习本章知识（一）机器的组成1．机器的组成如图0－1所示或洗衣机为例来讲机械的组成。得出无论是哪一种机械，都是由4个组成的，即动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。2．机器的结构零件制造的最小单元。构件运动的最小单元。构件可以是一个零件，但更多的是多个零件的组合。零件组成构件，构件组成机器，完成预定的执行运动。3．机器的类型按机器的的用途分为动力机械，如电动机、内燃机；加工机械，如加工白山市育才职业高中7机床、包装机械；运输机械，如汽车、飞机；信息机械，如复印机、传真机。二．机器的特征1.机器是人为的实体组合2.各部分实体之间具有确定的相对运动3.能够转换或传递能量，代替或减轻人类的劳动三．机器的组成1.原动机部分2.执行部分3.传动部分4.操纵或控制部分四.机器有四部分组成，各部分间的作用1.原动机部分：把其他形式的能量转变成机械能白山市育才职业高中8