本科毕业论文-汽车发动机故障诊断与维修研究

汽车发动机故障诊断与维修研究1概论311汽车发动机故障诊断与维修的背景和意义3111汽车发动机故障诊断与维修的背景3112汽车发动机故障诊断与维修的意义312汽车发动机的结构313机电设备检修的基础知识4131零件的失效形式4132零件的清洗、检验与分类8133零件的修复工艺9134机电设备故障诊断及排除的常用方法1414本次毕业设计完成的主要任务192维修前技术准备1921发动机的功用、要求及分类1922发动机的常用术语2023发动机的结构和工作原理20231发动机的基本组成及各组成功用20232四冲程发动机的工作原理2124发动机的维护检查2325发动机主要零部件的检修25251曲轴的检修25252凸轮轴的检修25253活塞裂纹的检修26254气缸的检修263汽车发动机常见故障诊断与维修方案的制定2731发动机冷车不能启动故障检修方案的制定27311故障现象描述27312资料和工具准备28313可能故障原因分析及措施28314故障检修流程图的制定2832发动机怠速过低故障检修方案的制定28321故障现象描述28322资料和工具准备28323可能故障原因分析及措施29324故障检修流程图的制定3133发动机进气管回火检修方案的制定31331故障现象描述31332资料和工具准备31333可能故障原因分析及措施31334故障检修流程图的制定3334发动机动力不足、加速不良检修方案的制定33341故障现象描述33342资料和工具准备33343可能故障原因分析及措施33344故障检修流程图的制定35总结37主要参考文献381概论11汽车发动机故障诊断与维修的背景和意义111汽车发动机故障诊断与维修的背景汽车在使用过程中，各零部件受到力、热以及摩擦、腐蚀等多种物理、化学作用，引起汽车零部件的磨损、腐蚀、老化、变形和损坏，使汽车的使用状况逐渐变坏。而故障出现最多的就是汽车发动机，发动机是汽车的心脏，它的好坏直接影响着汽车的行驶里程。发动机的常见故障有很多，例如发动机不能启动、怠速不稳定、加速不良、漏气等等。因此，利用一些必要手段进行检测，结合原理，搞清现象，分别情况，周密分析，并对检测的结果从简到繁，由表及里，由浅入深，去伪存真的认真分析，从而得出正确的判断直至故障排除。112汽车发动机故障诊断与维修的意义随着现代化生产的发展和科学技术的进步，汽车发动机的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。由于许许多多无法避免的因素的影响，有时汽车发动机会出现各种各样，以致降低或失去预定的功能，甚至造成严重的以致灾难性的事故。汽车发动机故障诊断也越来越重要。对发动机进行准确快速的诊断，可以有效的提高维修质量，保证汽车的可靠性及安全性。可以这样说，发动机故障诊断技术已经成为汽车维修的工作重心，只要判断正确，维修工作只是更换零部件和调整的过程。12汽车发动机的结构发动机是汽车的动力装置。由2大机构5大系组成曲柄连杆机构；凸轮配气机构；燃料供给系；冷却系；润滑系；点火系（汽油机）；起动系。如图1所示。1曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环、完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。2配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。3燃料供给系图1汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。4润滑系润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。5冷却系冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、散热器、节温器等组成。6点火系在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由电源、分电器、点火线圈和火花塞等组成。7起动系要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转。因此，曲轴在外力作用下从开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系；柴油机由两大机构和四大系统组成，即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系，柴油机是压燃的，不需要点火系。13机电设备检修的基础知识131零件的失效形式机械零件由于某些原因丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。机械零件的失效并不是单纯意味着破坏，可归纳为三种情况完全不能工作；虽然能工作，但性能恶劣，超过规定指标；有严重损伤，失去安全工作能力。零件常见失效形式主要有零件的磨损、零件的断裂、零件的腐蚀、零件的变形。1零件的磨损机械的使用过程中，尽管我们按照各种机械的技术要求和使用规范进行正确的管理、使用和保养，机械零件在正常配合状态下仍然不可避免地会遭到破坏。产生这种现象的主要原因是各配合零件在相对运动中总会有摩擦，使接触面产生磨损，从而改变了零件的形状、尺寸和表面组织，最后使零件丧失了工作能力。如果机械的零件磨损过快，将使机械的检修次数增加，大修周期缩短，维修费用增加。因此，减少零件磨损对于提高机械的工作可靠性和延长寿命具有特别重要的意义。我们应该了解零件磨损的一般规律，以便在使用过程中，采取合理的技术措施，防止零件出现早期磨损在修理过程中，应正确地选用材料，确定合理的修理工艺，以保证零件的使用寿命。磨损的种类主要有黏着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损。（1）粘着磨损当构成两个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。（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。由于磨料磨损主要是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用引起的，因而影响它的因素也就取决于磨料和摩擦表面的材料，磨料的硬度相对于摩擦面材料硬度越大，磨损越严重，在一定范围内，摩擦表面的磨损量随磨料尺寸的增大而按比例较快的增加，但当磨料粒度达到一定尺寸后，磨损量基本保持不变。并且在一定范围内，硬度越高，材料越耐磨。（3）疲劳磨损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。按裂纹产生位置，疲劳磨损的机理有两种情况滚动接触疲劳磨损、滚滑接触疲劳磨损。材质、接触表面粗糙度、表面残余应力、其他因素等都影响着接触疲劳磨损。（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落，这种现象称为腐蚀磨损。按照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。影响氧化磨损的因素主要包括氧化膜生长速度与厚度、氧化膜的性质、硬度等。5微动磨损两个接触面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损称为微动磨损。微动磨损产生的机理是由于微动磨损集中在局部范围内，同时两摩擦表面永远不脱离接触，磨损产物不易往外排除，磨屑在摩擦面起着磨料的作用。又因摩擦表面之间的压力使表面凸起部分黏着，黏着处被外界小振幅引起的摆动所剪切，剪切处表面又被氧化，故兼有黏着磨损和氧化磨损的作用。摩擦运动形式和摩擦速度、润滑油、摩擦副的材料和表面性质都在影响着磨损，同时摩擦表面的宏观和微观几何形状对磨损过程也会产生很大的影响。在每一个具体的摩擦条件下，都有一个最小的微观几何形状的配合问题。在实际工作中，我们常使摩擦副的表面粗糙度等级达到一致，以使磨损量控制在适当的范围内。2零件的断裂断裂是零件在机械力、热、磁、声响、腐蚀等单独或联合作用下，发生局部开裂或分成几部分的现象。断裂是零件破坏的重要原因之一，而且是零件使用过程中的一种最危险的破坏形式，关键零件的断裂往往导致重大的机械事故。断裂的分类的方法很多，主要分为延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和环境断裂四种1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，当外力继续增加时，应力超过抗拉强度时发生塑性变形而后造成断裂称为延性断裂。2脆性断裂金属零件或构件在断裂前无明显的塑性变形，发展速度极快的一类断裂称为脆性断裂。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。3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8090。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、腐蚀或其他过程使材料强度下降，促使材料发生断裂。可以看出，环境断裂时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。3零件的腐蚀金属零件的腐蚀是指零件表面与外部介质发生化学或电化学作用而发生的表面破坏现象。腐蚀总是从金属表面开始，然后或快或慢地往里深入，并使表面的外形发生变化，出现不规则形状的凹坑或斑点。腐蚀结果是使金属便面产生新的物质，严重时会导致零件的破坏。腐蚀分为两大类化学腐蚀和电化学腐蚀。（1）化学腐蚀单纯由化学作用引起的腐蚀称为化学腐蚀。在这一腐蚀过程中不产生电流，介质是非导电的。在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的氧化，但在表面形成氧化物层之后，如能有效的隔离金属与介质间的物质传递，就形成保护膜。如果氧化物层不能有效阻止氧化反应的进行，那么金属将不断的被氧化。（2）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中有电流产生。常见的电化学腐蚀形式有大气腐蚀、土壤腐蚀、在电解质溶液中腐蚀、在熔融盐中腐蚀。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。减轻腐蚀危害的措施正确选材、合理设计、覆盖保护层、电化学保护、添加缓蚀剂、改变环境条件。4零件的变形零件的变形是指由于质点位置的变化，引起零件的尺寸和形状发生改变的现象。零件变形后，改变了配合副表面正确的相互位置关系，对港口机械的工作性能和使用寿命会有很大的影响。零件变形的原因主要包括残余内应力的影响、外载荷的影响、修理过程的影响、温度的影响。根据外力去除后变形能否恢复，机械零件或构件的变形可分为弹性变形和塑性变形。（1）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。如果金属零件在使用过程中，产生超过设计允许的弹性变形，则会影响零件正常工作。（2）塑性变形机械零件在外载荷去除后留下来的一部分不可恢复的变形称为塑性变形或永久变形。金属零件的塑性变形从宏观外貌特征上看主要有翘曲变形、体积变形和时效变形等。减少变形的措施设计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。加工在加工过程中要采取一系列工艺措施来防止和减少变形，如高精度零件在精加工时必须安排人工时效。修理在修理中，应制定出与变形有关的标准和修理规范。使用加强设备管理，制定并严格执行操作规范，不能超负荷运行，避免局部超载或过热，加强机械设备的检查和维护132零件的清洗、检验与分类1零件的清洗港口机械大修中，在各总成解体后，需要对拆下的零件进行清洗。清洗的目的，一方面是清除零件上的油垢，对零件进行检验分类，了解各零件的磨损和损坏情况，同时也给下一步的修理工作提供依据。因此，零件的清洗工作直接影响到机械的修理质量和修理成本。零件的清洗方法是决定其清洗质量和效率高低的重要因素，而清洗材料和清洗设备又是决定清洗方法的重要内容，因此必须予以以足够重视。一般来说，零件的清洗必须掌握以下几项基本原则。（1）保证满足对零件清洗程度的要求。机械修理中，各种不同的机件，对清洁的要求是不一样的。例如，配合零件的清洁程度高于非配合零件，动配合零件高于静配合零件，精密配合零件高于非精密配合零件。因此，清洗时，必须根据不同的要求，采用不同的清洗剂和清洗方法，从而保证达到所要求的清洗质量。（2）防止零件在清洗过程中的腐蚀。零件清洗过后，应停放一段时间，应考虑清洗液的防腐能力或考虑其他防锈措施。（3）确保安全操作。防止引起火灾或毒害人体及造成对环境的污染。（4）讲究经济效益。在保证上述条件的前提下，应从提高工效、降低原材料成本等因素全面考虑其经济性。2零件的检测零件检测的内容分修前检测、修后检测和装配检测。机械设备在修理过程中的检验有如下一些方法1目测用眼睛或借放大镜对零件进行观察，对零件表面进行宏观检验，如检验裂纹、断裂、疲劳剥落、磨损、刮伤、蚀损等缺陷。2耳听通过机械设备运转发出的声音、敲击零件发出的声音来判断其技术状态。3测量用相应的测量工具和仪器对零件的尺寸、形状及相互位置精度进行检测。4测定使用专用仪器、设备对零件的力学性能进行测定，如应力、强度、硬度等进行检验。5试验对不方便检查的部位，通过水压试验、无损检验等试验来确定其状态。6分析通过金相分析了解零件的微观组织；通过射线分析了解零件材料的晶体结构；通过化学分析了解零件材料的合金成分及其组成比例等。3零件的分类零件是组成机器最基本的单元体，可分为标准件和非标准件；也可分为通用零件、专用零件。1通用零件是以一种国家标准或者国际标准为基准而生产的零件称为通用零件，大致可分为一下几类传动类齿轮传动、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴类联轴器、离合器、滚动轴承、滑动轴承；连接类螺栓、键、花键、销；其他弹簧、机架、箱体；2专用零件是以自身机器标准而生产的一种零件，在国标和国际标准中均无对应产品的零件称为专用零件，比如，某厂为一台设备而专门生产的一些零件。133零件的修复工艺在零件修复中，机械加工是最重要、最常用的方法，机械加工的方法很多，采用何种修复方法，应根据零件的损伤程度和使用材料的不同而定。1机械加工修复的特点及注意事项（1）机械加工修复的特点零件修复中的机械加工和制造新件有很大的不同，其主要特点如下。加工批量小，有时甚至单件生产，同一个零件的加工部位各不同，给组织生产带来困难。加工余量小，有时只对零件某一部分进行加工。由于零件在工作中磨损、变形等造成的损伤使原工艺基准被破坏，故加工精度不易保证。工件表面硬度大，需切削的表面往往是淬硬层或表面修复层。修理企业的设备精度往往低于制造企业的设备精度，质量保证体系也不如制造企业健全、严格。（2）注意事项合理选择定位基准轴类零件的过渡圆角修复零件的表面粗糙度2修理尺寸法机械零件的修理尺寸法在工程机械修理中得到广泛的应用，其实质是对配合副中的主要零件的磨损部位进行机械加工，使零件得到规定的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸（即所谓的修理尺寸），然后进行更换相应的配合件。使用修理尺寸法修复零件，能大大延长复杂零件和基础件的使用寿命，它简单易行，经济性好，在机械修理中得到广泛采用。为了保证零件修理后仍具有足够的强度，尺寸的增大或缩小应有一个限度，所以，当采用修理尺寸到最后一级时，就要采用其他修理方法来恢复零件原来的标准尺寸。采用修理尺寸法修复零件要要注意以下几点（1）同组的孔或轴的修理尺寸要按磨损最大的孔或轴来选择。（2）同组的孔或轴的修理尺寸必须一致。（3）加工时，应先加工磨损最大的孔或轴，只要磨损最大的孔或轴能加工好，其他的孔或轴一定能加工好。（4）应根据实际情况选择修理尺寸的等级，尽量避免修理尺寸的越级使用。3零件的焊修焊修是港口机械检修中广泛采用的修复零件的方法，它是依靠电弧或气体火焰的热量，将金属和焊丝融化，熔焊在零件上，以达到填补零件磨损或恢复零件完整的目的。采用焊修修复零件，其优点是结合强度高，焊层的厚度可以控制，设备简单，修理成本低。但在焊修过程中金属要局部加热到融化状态，融化区和靠近融化区的金属要在高温下发生化学成分、机械性能、金相组织的改变；在加热和冷却过程中，零件会产生内应力，容易引起变形和裂缝。为了确保焊修质量，修理过程中要采取一系列工艺措施，使焊修工艺复杂化，对操作者的技术要求也较高。铸铁零件的焊接特点容易产生白口、容易产生裂纹。防止产生白口的措施（1）焊前预热，焊后缓冷，延长焊区热状态时间，使碳化铁能充分分解为石墨析出，减少白口生成途径。（2）采用石墨化型焊条、镍基焊条、高钒钢焊条等专用焊条，改善焊缝的化学成分。（3）采取黄铜纤焊。防止产生裂纹的措施（1）减少焊接应力，预热工件，采取加热减应焊法。（2）采用塑性、延展性好的金属作焊条，松弛焊缝的拉应力。（3）采取细焊条小电流、分段焊、间隔焊等措施，减少焊区的热应力。4零件的电镀修复港口机械中有一些零件用合金钢制成，成本很高，但使用一段时间后，由于表面磨损，达不到规定的配合技术要求，如果将其报废，不但增加修理费用，也是很大的浪费。对于这种情况，可以采用电镀或刷镀的方法，在零件表面镀上一层薄薄的金属，使其恢复原有的尺寸，从而延长零件的使用寿命，节约成本，避免浪费，尤其对于大型机械的不解体现场修理具有突出的实用价值。电刷镀就是将经过表面处理的工件与直流电源的负极相连，刷镀笔接电源正极，在镀笔的阳极包套中浸满金属电镀溶液，工件在操作过程中不停地旋转，与镀笔间保持着相对运动，当把直流电源的输出电压调到一定的工作电压后，将阳极包套与工件接触，镀液中的金属离子在电流作用下不断沉积在工件表面而形成所需的金属镀层。电镀的一般工艺过程（1）镀前准备（表面机械加工、除锈和除油污、绝缘、腐蚀）（2）电镀（3）镀后处理与加工5零件的金属喷涂和喷焊修复用高速气流将融化的金属喷射到事先准备好的零件的表面上形成一层覆盖物的过程，叫喷涂。喷涂可以喷金属也可以喷非金属，生产中多为喷金属材料，通常称为金属喷涂。如在喷涂层上继续喷涂或第二次加热，使之达到融融状态而与基体材料形成冶金结合，称为喷焊。在港口机械检修中，金属喷涂和喷焊工艺主要用于发动机曲轴和凸轮轴的磨损修复，也可用来修复其它的轴类零件。近年来，由于喷涂和喷焊工艺的不断发展和完善，其应用范围也在不断扩大，特别是等离子喷涂的出现，能将高熔点的耐磨金属喷涂到气门、活塞、曲轴、半轴套管及转向节等零件上，扩大了喷涂和喷焊工艺的修复应用范围。火焰喷涂层和喷焊层的共同特点是（1）可以根据需要选不同成分的粉末或线材，使喷涂层满足不同工作条件的要求，形成不同性能的表面覆盖层。（2）覆盖层的厚度可以在较大范围内变动，并能比较精确的加以控制，从而适用于修复具有不同磨损量的工件。（3）设备简单，操作方便，有良好的机动性。由于喷涂和喷焊的形成过程不完全相同，在结构和性能上存在着差别主要表现为（1）喷涂层与基体材料之间呈机械结合，结合强度较低，而喷焊层与基体金属之间为冶金结合，有很高的结合强度。（2）喷涂温度低，工件不会发生组织变化，热应力小，变形小；而喷焊时工件表面温度高，会引起工件金属组织和力学性能的改变，并易使工件发生变形。（3）喷涂层组织疏松，孔隙率高，有良好的储油性能，提高了耐磨性；但由于颗粒之间结合强度低，颗粒易脱落，故反而会加剧磨损。而喷焊层则保持了一般金属的表面性能，不会产生上述现象。喷焊主要包括电喷涂、氧乙炔火焰喷焊。7零件的粘结修复用某种粘结剂把零件粘结在一起或修补零件缺陷的工艺称为粘结，这种零件修复方法工艺简单、设备少、成本低，所以得到了广泛应用。港口机械检修中常用的粘结剂主要有环氧树脂、酚醛树脂、厌氧胶、氧化铜等。各种粘结剂的粘结工艺基本上大同小异，各道工序分为粘前的表面准备、涂胶、固化。8表面强化技术表面强化技术是指采用某种工艺手段使零件表面获得与基本材料的组织结构、性能不同的一种技术，它可以延长零件的使用寿命，节约稀有、昂贵的材料，对各种高新技术的发展都有重要作用。主要包括表面机械强化、表面热处理强化和表面化学热处理强化、电火花强化、激光表面处理、电子束表面处理。9金属扣合技术技术扣合技术是利用扣合件的塑性变形或热膨胀冷缩的性质将损坏的零件连接起来，达到修复零件的裂纹或断裂的目的。金属扣合技术方法分类（1）强固扣合法（2）优级扣合法（3）强密扣合法（4）热扣合法机械零件修复技术的选择1选择修复技术应遵守的基本原则技术合理原则、经济性好原则、生产可行原则。2选择机械零件修复技术的方法与步骤（1）了解和掌握待修机械零件的损伤形式、损伤程度和部位；了解机械零件的材质、物理、力学性能和技术条件；了解机械零件在机械设备中的功能和工作条件。（2）考虑和对照本单位的修复技术装备状况、技术水平和经验，并估计旧件修复的数量。（3）按照选择修复技术的基本原则，对待修机械零件的各单个损伤部位选择相应的修复技术。如果待修机械零件只有一个损伤部位，则到此就完成了修复技术的选择过程。（4）全面权衡整个机械零件歌损伤部位的修复技术方案。（5）最后择优确定一个修复方案。3具体实施修复时应考虑的问题（1）修理的对象不是毛坯，而是由损伤的旧机械零件，同时损伤形式各不相同。因此修理时，既要考虑修理损伤部位，又要考虑保护不修理表面的精度和材料的力学性能不受影响。（2）机械零件制造时加工定位基准往往被破坏，为此，加工时需预先修复定位基准或给出新的定位基准。（3）需修理的磨损的机械零件，通常其磨损不均匀，而且需补偿的尺寸一般较小。（4）机械零件需修理表面在使用中通常会产生冷作硬化，并沾有各种污秽，修理前需有整理和清理工序。（5）修复过程中采用各种技术方法较多，批量小，辅助工时比例较高，尤其对于非专业化维修单位而言，多是单件修复。（6）修复高速运动的机械零件，其原来平衡性可能受破坏，应考虑安排平衡工序，以保证其平衡性的要求。（7）有些修复技术可能导致机械零件材料内部和表面产生微裂纹等，为保证其疲劳强度，要注意安排提高疲劳强度的工艺措施和采取必要的探伤检验等手段。（8）有些修复技术会引起机械零件的变形，在安排工序时，应注意把会产生较大变形的工序安排在前面，并增加校正工序，对于精度要求较高、表面粗糙度要求低的工序应安排在后面。134机电设备故障诊断及排除的常用方法机电设备发生故障后，根据故障类型、性质等，有针对性地妥善地处理，是保证设备恢复原有技术性能、是设备得以正常工作的重要手段。机电设备常用的诊断方法有1振动诊断技术；2噪声诊断技术；3温度诊断技术；4油液分析与诊断技术；5无损检测技术；6水平度的检测。1）振动诊断技术当机械设备内部发生异常时，设备就会出现振动加剧的现象。一、定义以系统在某种激励下的振动响应作为诊断信息的来源，通过对所测得的振动参量（振动位移、速度、加速度）进行各种处理，借助一定的识别策略，对机械设备的运行状态做出判断，进而对于有故障的设备给出故障部位、故障程度以及故障原因等方面的信息。是应用最广泛、最普遍的诊断技术之一。二、机械振动及其测量（一）机械振动1、物体在平衡位置附近作往复的运动。周期振动、非周期振动、窄带随机振动和宽带随机振动。简谐振动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。2、描述机械振动的三个特征量振幅、频率和相位（二）振动测量1、测量参数的选择位移、速度和加速度2、测量监测点的选择原则此点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；此点采集的信号应能对设备振动状态做出全面的描述。此外，选择监测点是还应考虑环境因素的影响，尽可能的避免选择高温、高湿、出风口温度变化剧烈的位置作为测量点。3、振动监测周期的确定（1）定期巡检（2）随机点检（3）长期连续监测4、振动监测判断标准的确定（1）绝对判断标准（2）相对判断标准（3）类比判断标准2）温度诊断技术温度是监测机电设备工作状态的一个重要特征量。故障的一个明显特征就是温度的升高，同时温度的异常变化又是引发设备故障的一个重要因素。测量方法接触式测温、非接触式测温一、接触式测温1、热电阻定义电阻值随温度变化的温度检测元件。在温度变化时本身电阻也隨之发生变化。（热敏材料）工业热电阻的感温部份是用电阻温度系数较大的金属丝（如铂丝、镍丝、铜丝等）均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。主要特点测温范围宽、测温精度高、使用寿命长、安装使用方便2、热敏电阻器定义电阻值随其电阻体温度的变化而显著变化的热敏元件。热敏电阻器是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器，也叫半导体热敏电阻器。它可由单晶、多晶以及玻璃、塑料等半导体材料制成。这种电阻器具有一系列特殊的电性能，最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏安曲线呈非线性。3、玻壳型NTC热敏电阻器NTC（NEGATIVETEMPERATURECOEFFICIENT）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。在电路电源接通瞬间，电路中会产生比正常工作时高出许多倍的浪涌电流，而NTC热敏电阻器的初始阻值较大，可以抑制电路中过大的电流，从而保护其电源电路及负载。当电路进入正常工作状态时，热敏电阻器由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。4、热电偶有两种不同的导体组成闭合回路，当两点温度不同时，回路中有电动势产生。即热电效应。如果热电偶的工作端与参比端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动热将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。二、非接触式测量根据热辐射原理进行测量红外测量使用最广泛定点测出远距离、小目标的相对温度，即温升。技术范围测温范围低量范10200灵敏度05频谱范围814M分辨率低量范1；高量范25零位校正自动调整工作距离090米环境温度0503）油样分析与诊断技术油样分析技术是种磨损颗粒分析技术。70年代开始应用于设备运行状态监浏和故障诊断。它是根据油样中磨损物质的成分、形态、尺寸、数量等来分析设备的磨损部位、磨损类型、磨损过程和磨损程度，并可对设备故障和寿命进行预测。油样分析在设备不停机、不解体的情况下抽取油样，并测定油样中磨损颗粒的特性，对机器零部件磨损情况进行分析判断，从而预报设备可能发生的故障的方法。（一）油样分析通常从以下几个方面进行（1）油样成分分析（2）磨粒浓度分析（3）磨粒形态分析（二）、油样的采集1、原则（1）FE3O4始终在同一位置、同一条件、同一运行情况下采集；（2）在过滤前，避免从死角、底部采集；（3）在运行时或刚停机时采集。若在关机后采集，需油还处于热状态采样（4）采油口、采油工具须洁净。采油软管只用一次。2、周期（1）新运行或大修后的设备，采样时间要短。在第一个1000小时工作时间内每隔250H采一次；（2）正常运行期，每隔500H采一次；（3）分析结果异常时，时间要短点。3、采集方法采样主要工具是抽油泵、油样瓶和抽油软管。（三）油样分析方法的分类及应用范围油样分析把铁质磨粒用磁性方法从油样中分离出来，在显微镜下或用肉眼直接观察，以进行定性及定量分析。铁谱分析方法比其它诊断方法，如振动法，性能参数法等能更加早期地预报机器的异常状态，证明了这种方法在应用上的优越性。主要方法1、磁塞法2、颗粒计数器法3、油样光谱分析法4、油样铁谱分析法4）无损检测技术一、无损检测技术概述无损检测技术在不破坏或不改变被检物体的前提下，利用物质因存在缺陷而使其某一物理性能发生变化的特点，完成对该物体的检测与评价的技术手段的总称。1、缺陷的产生（1）在制造过程中产生（2）在运行过程中2、作用（1）检测出缺陷的存在；（2）对缺陷作出定性、定量评定。3、应用（1）制造厂家的产品质量管理；（2）用户订货的验收检查及设备使用与维护的安全检查。二、检测方法在工业领域，目前最常用的有（1）超声波检测（2）射线检测（3）渗透检测（4）涡流检测（5）磁粉检测1、超声波检测用电振荡在发射探头中激发高频超声波，入射到被检物内部后，若遇到缺陷，超声波会被反射、散射或衰减，再用接收探头接收从缺陷处反射回来（反射法）或穿过被检工件后（穿透法）的超声波，并将其在显示仪表上显示出来，通过观察与分析反摄波或透射波的时延与衰减情况，即可获得物体内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小及其性质等方面的信息，并由相应的标准或规范判定缺陷的危害程度的方法。2、射线探伤技术常用于检测的射线有X、中子射线，因其易于穿透物质。射线检测（照相法）的特点和适用范围优点几乎适用于所有的材料，检测结果（照相底片）可永久保存。对所测试检查物体既不破坏也不污染。缺点A、很难辨别缺陷的深度，要求在被检试件的两面都能操作，对厚的试件曝光时间需要很长。B、对人体健康（包括遗传因素）的损害作用。X射线在切断电源后就不再发生，而同位素射线（如射线）是源源不断地发生的。C、射线不只是笔直地向前辐射，它还可通过障碍物进行反射与透射传播。D、X射线装置是在几万乃至几十万伏高电压下工作的，注意防止意外的高压危险。3、磁粉探伤（增加）（1）磁粉检测的基本原理有表面或近表面缺陷的工件被磁化后，当缺陷方向与磁场方向成一定角度时，由于缺陷处的磁导率的变化，磁力线逸出工件表面，产生漏磁场，吸附磁粉形成磁痕。用磁粉探伤检验表面裂纹，与超声探伤和射线探伤比较，其灵敏度高、操作简单、结果可靠、重复性好、缺陷容易辨认。但这种方法仅适用于检验铁磁性材料的表面和近表面缺陷。（2）磁粉检测的基本步骤（1）预处理去油脂、涂料以及铁锈等。（2）磁化（3）施加磁粉（4）观察与记录（5）后处理退磁、除去磁粉和防锈处理。5）噪声诊断技术振动和噪声是机器在运行过程中不可避免的属性，它们的增加一定是故障引起。（通过敲击检测铁轨的情况）一、声学基础1、机械振动与声声波是一种机械波。机械振动在媒质中的传播。声波特征频率、周期、波长、声速2、声音的主要特征量声压、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。二、噪声测量仪1、传声器将声压信号转换为电压信号2、放大器进行阻抗变换3、记录器，以及分析装置等。进行故障定位和现场条件下的声功率级的确定。三、噪声测量1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。2声强测量用它可判断噪声源的位置，求出噪声发射功率。可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。3声功率的测量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。14本次毕业设计完成的主要任务通过本次的毕业设计主要应该完成的任务，首先要明确学习设备故障诊断与维修技术有重要的意义；其次要提高理论联系实际的能力，能够综合运用所学基础理论、基本知识和基本技能分析和解决实际问题；再者应学会搜集相关资料，培养查阅资料、利用资料的能力，锻炼归纳总结、故障原因分析、机械与电气结构分析、技术论文编写等综合工作能力及实际维修技能；最主要的任务是掌握发动机诊断与维修的方法，学会发动机诊断与维修常用的分析方法，培养正确和科学的思维方法，严谨的态度和实事求是的良好作风。2维修前技术准备21发动机的功用、要求及分类发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力。目前广泛采用的是往复活塞式内燃机，常见的汽油机和柴油机。近几年增加较快的还有气体燃料发动机、醇类燃料发动机和多燃料发动机。22发动机的常用术语1上止点活塞在气缸内作往复直线运动时，活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。2下止点活塞在气缸里作往复直线运动时，活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。3活塞行程活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。4曲柄半径曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，通常活塞行程为曲柄半径的两倍。5燃烧室容积活塞位于上止点时，其顶部以上的容积称为燃烧室容积（，包括第一道活塞环以上活塞侧面与气缸壁形成的侧隙容积）。6气缸工作容积活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，称为气缸工作容积。7气缸总容积活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。8发动机工作容积或发动机排量发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。9压缩比压缩比表示气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，通常汽油机的压缩比为610柴油机的压缩比较高，一般为1622。10工作循环每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程。23发动机的结构和工作原理231发动机的基本组成及各组成功用由于发动机的工作原理相似，基本结构也就大同小异。汽油发动机通常是两大机构五大系统组成，柴油发动机通常是由两大机构四大系统组成（无点火系）。曲柄连杆机构功用发动机实现工作循环、完成能量转换的主要运动零件。配气机构功用根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求，及时地开启和关闭进、排气门，使可燃混合气（汽油发动机）或新鲜空气（柴油发动机）进入气缸，并将废气排入大气。燃料系功用根据发动机不同工作情况的需要，将纯净的空气和汽油配制成适当比例的可燃混合气，送入各个气缸进行燃烧后所产生的废气排入大气中。冷却系功用将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。润滑系功用向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。点火系功用在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。起动系功用要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。232四冲程发动机的工作原理1四冲程发动机的工作原理四冲程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环往复的。1进气行程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开，如图2所示。此时活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气与燃油形成的可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压力，为0075009MPA，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以便吸入更多的可燃混合气。2压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，如图2所示。可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束，此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0612MPA，温度可达600700K。压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大，但压缩比太高，容易引起爆燃。爆燃是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声，会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的。3作功行程作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭，如图2所示。当活塞位于压缩行程接近上止点时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达35MPA，最高温度可达22002800K。高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0305MPA，气体温度降低到13001600K。4排气行程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功行程接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束，如图2所示。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为01050115MPA，温度约为9001200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。2四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气4个行程，如图3所示。但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同。下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。四冲程柴油机在进气行程中与汽油机不同之处在于柴油机吸入气缸的是空气而不图2是可燃混合气，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0078500932MPA，气体温度约为300370K。压缩行程压缩的也是空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多（，一般为1622），压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度；，压缩终了时，气体压力约为3545MPA，气体温度约为7501000K，柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火。柴油喷入气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧，柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的，而不像汽油机那样，混合气主要是在气缸外部形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，可高达69MPA，最高温度也可高达20002500K。作功终了时，气体压力约为0204MPA，气体温度约为12001500K。柴油机的排气行程和汽油机一样，废气同样经排气管排入到大气中去，排气终了时，气缸内气体压力约为01050125MPA，气体温度约为8001000K。24发动机的维护检查正确及时和仔细地维护保养可保障发动机长期良好工作，防止发生故障，降低磨损延长使用寿命。发动机的维护保养如下1日常维护11检查油底壳中机油平面不足时应加足；12检查并消除漏水、漏油、漏气现象；13检查各种仪表，观察读数是否正常，仪表损坏应及时修理或更换；14检查各附件装置的稳固情况；15检查散热器冷却液面高度不足时应加足；16保持发动机清洁，特别是电气设备不得有油污。2一级保养除日常维护外，汽车每运行15002500KM（或每50小时），增加下列保养项目21检查风扇皮带张紧程度，必要时予以调整；22检查和调整进、排气门间隙；图323检查和补充蓄电池电解液；24对新机或三保后的发动机，第一次一级保养要更换机油；25清洗空气滤清器及输油泵进油滤网；26如发现机油压力不足，应更换机油滤清器的旋装武滤芯，以后每当更换机油时同时进行。3二级保养除一级保养的项目外，汽车每运行9000LOOOOKM，新机或三保后第一次二级保养应提前至汽车运行5000KM或每200250H应增加下列项目31检查储罐固定装置检查与紧固检查储液罐固定装置有无变形、损伤紧固固定装置；32检查进、排气门的密封情况，必要时加以研磨；33检查水泵溢水孔的滴水情况，如滴水严重应更换水封；34检查主要零部件的紧固情况，对主轴承螺栓、气缸盖螺栓、连杆螺栓等进行检查，发现松动应重新拧紧至规定力矩；35更换机油；36如发现有水温过高的现象，应进行除水垢外理；37清洗呼吸器滤网。4三级保养三级保养汽车每运行5000060000KM或每800小时，对发动机总成进行检查和调整，参照一、二级保养进行，以清除故障隐患。如发动机出现窜气窜油严重，缸孔出现早期磨损，机油压力无法调整到规定压力等，则必须解体。如果发动机无异常，则可对下列项目进行选择保养或适当延长三级保养里程。41拆开并清洗整机，清除积碳、油污和结胶，清洗全部润滑油管、油道；42检查气门、气门座、气门导管、气门弹簧、推杆、摇臂等零件的磨损情况，必要时修磨更换；43检查活塞环、气缸孔、连杆小头衬套及连杆轴孔的磨损情况，必要时除气缸孔可镗孔或加修理用缸套外，其余则可更换；44检查主轴瓦，包括第5道翻边止推主轴瓦，的磨损情况，必要时更换；45检查齿轮的磨损情况及齿侧间隙，必要时更换；46检查机油泵内外转子及机油泵体，必要时更换；47检查发电机和起动机清洗各零件、轴承，加注新的润滑脂；48检查增压器轴承的间隙，必要时更换涡轮增压器；49检查中冷器是否漏气，必要时修理。25发动机主要零部件的检修251曲轴的检修发动机的输出是有曲轴来完成的，它受到燃气的压力、往复惯性力和旋转的离心力等作用，这些周期性的变化着的力，使它既产生弯曲又产生扭转。当弯曲、扭转超过限度时，将使轴颈与轴瓦的产生剧烈的磨损，严重时会导致曲轴折断。曲轴的检测项目弯曲检测、扭转检测、轴瓦的检测、轴颈的检测、飞轮的检测及动平衡。1曲轴的检测裂纹的检测主要是渗透法和磁力探伤法来进行检测。弯曲的检测将曲轴两端未磨损的部位放于平板上的V形架上，将曲轴支持在车床的前后顶针上，以前端正时齿轮轴颈未发生磨损部分未基面，以后端装飞轮的凸缘为基面。核对中心线水平后，用百分表进行测量；由于中间轴颈受到负荷和振动较大，弯曲变形明显，百分表的量头应对准曲轴的中间的