机械设备维修入门钥匙第二章

2.1轴套类零件的测绘与维修2.2齿轮的测绘与维修2.3蜗轮蜗杆的测绘与维修2.4壳体类零件的测绘与维修2.5曲轴连杆机构的维修2.6机械零件修复工艺概述2.7机械修复法2.8焊接修复法2.9热喷涂修复法2.10电镀修复法2.11刮研修复法2.12粘接修复法第2章零部件检测与维修2.1轴套类零件的测绘与维修轴类零件作用：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组成：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成结构特点是：零件的主要表面为同轴度较高的内外旋转表面，壁厚较薄、易变形，长度一般大于直径等。2.1.1轴类零部件的功用、结构和特点1.视图表达步骤：①轴套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、圆角等细小结构用局部放大图表达⑤外形简单的套类零件常用全剖视2.1.2轴套类零件的视图表达及尺寸标注2.尺寸标注步骤

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。轴类零件视图2.1.3轴套类零件材料1.轴类零件的材料①轴类零件常用材料有35、45、50优质碳素结构钢，以45钢最为广泛，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达230~260HBS②不太重要或受载较小的轴可用Q255、Q275

等碳素结构钢；③受力较大、强度要求高的轴，可以用40Cr钢调质处理，硬度达到230~240HBS或淬硬到35~42HRC.40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能④高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr20CrMnTi、20Mn2B等合金结构钢。2.1.3轴类零件的材料技术要求1、尺寸精度2、几何精度3、相互位置精度4、表面粗糙度

2.1.4轴类零件的修理轴颈因磨损而失去原有的尺寸和形状精度，变成椭圆形或圆锥形等，此时常用以下方法修复：1、轴颈磨损的修复

（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。

2、中心孔损坏的修复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。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90º或180º重新按标准开槽。开槽前需先把旧键槽用气焊或电焊填满2.2齿轮的测绘与维修2.2.1齿轮测绘齿轮的种类很多，按齿形分有：直齿、斜齿、弧齿、人字齿、螺旋齿等等。其中最常见的是直齿，下面就来谈一谈用一把游标卡尺测绘直齿齿轮的一般方法：1、数齿数：齿数是齿轮的一个基本数据，所以测绘齿轮的第一步就是数齿数，然后做好记录。2、测外圆：若齿数是偶数，则先去掉毛刺、翻边，用游标卡尺直接量齿轮的外圆，多量几个点，取平均值。如果是奇数，那就量齿轮孔壁到齿顶的距离，同样多量几个点取平均值，然后把这个数乘以2加上齿轮孔即可。这里要注意一个问题，由于齿顶圆不是受力面，所以齿顶圆一般不会磨损，但齿顶圆的制造偏差仅允许取负值，所以一般齿顶圆要比标准值小0.2毫米左右3、计算模数：有了上面两个基本数据就可以计算出模数：模数=齿顶圆/（齿数+2）把算出的模数和标准模数进行对比，这时会有一点误差，但误差不会很大，若误差很大，那么就要考虑这个齿轮会不会是英制的，或齿形角不是20°。

4、计算比对齿根圆：齿根圆=齿顶圆—4.5模数把计算出来的数字和实际测量出来的数字比对，同样齿根圆直径允差是负值，所以测出来的数字要比计算出来的数字小0.2左右，如果差别很大就要考虑会不会是变位齿轮。5、确定其他参数：确定被测绘的齿轮是不是一个标准的公制渐开线直齿齿轮，若是则按照如下确定该齿轮的其他参数：①、齿顶高=模数②、齿全高=2.25模数③、分度圆=齿数×模数④、公法线长度和跨齿数：公法线长度和跨齿数一般可以通过查表获得，可以用一个计算公式以备急用：齿形角20度时：(式中：L—公法线长度；m—模数；z—齿数；n—跨齿数)L=m×[2.952×(n-0.5)+0.014z]n=0,111z+0.5齿形角为14.5°时：（英制）L=m×[3.0415×(n-0.5)+0.0537z]n=0,08z+0.52.2.1齿轮测绘的步骤1）了解被修设备的名称、型号、生产国、出厂日期和生产厂家2）初步判定齿轮类别3）查找与主要几何要素有关的资料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6）测绘、推算齿轮参数及画齿轮工作图。1、直齿圆柱齿轮的测绘1齿数的测量

2齿顶圆直径和齿根圆直径的测量

3全齿高的测量

4中心距的测量

5公发线长度的测量

6基圆齿距的测量（即旧标准基节得测量）

7分度圆弦齿厚及固定弦齿厚的测量齿轮测绘方法12.2.2、齿轮的修理1调整换位法2栽齿修复法3镶齿修复法4堆焊修复法（1）轮齿局部堆焊（2）齿面多层堆焊5塑性变形法6热锻堆焊结合修复法7变位切削法8真空扩散焊修法9金属涂敷法用涂色法检验啮合情况2.3蜗轮蜗杆的测绘与维修一、蜗杆传动的失效形式齿面点蚀胶合磨损轮齿折断塑性变形1.蜗杆传动的特点和类型1、蜗杆传动的特点1）.传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式i=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比i=10-80；在分度机构中，i可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。2）.传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，工作平稳，冲击、震动、噪音小

3）.具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。4）.蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。

5）.发热量大，齿面容易磨损，成本高。蜗杆传动-结构设计

2.3、蜗杆、蜗轮几何尺寸测量2.3.1蜗杆齿顶圆直径和蜗轮齿顶圆直径的测量2.3.2蜗杆螺牙高度的测量1.采用精密深度尺直接测量蜗杆螺牙高度

2.采用精密游标卡尺测量3.蜗杆轴向齿距4.蜗杆副中心距的测量2.3.3蜗杆主要参数的确定1确定模数2确定蜗杆分度圆直径3普通圆柱蜗杆传动类型的鉴别（1）

蜗杆类型的鉴别（2）

蜗杆螺牙齿形角的确定(4)确定齿顶高系数和顶隙系数(5)变位的判别①由中心距判别②由蜗轮齿顶圆直径判别◎1﹗四、测绘实例2.3.5涡轮蜗杆副的维修1．更换新的蜗杆副机床的分度蜗杆副装配在工作台上，除蜗杆副本身的精度必须达到要求外，分度蜗轮与上回转工作台的环行导轨还需满足同轴度要求。为了消除在更换新蜗轮时，由于安装蜗轮螺钉的拉紧力对导轨引起的变形，蜗轮齿坯应首先在工作台导轨的几何精度修复以前装配好，待几何精度修复后，再以下环行导轨为基准对蜗轮进行加工。

珩磨法是将与原蜗杆尺寸完全相同的珩磨蜗杆装配在原蜗杆的位置上，利用机床传动使珩磨蜗杆转动，对机床工作台分度涡轮进行珩磨。珩磨蜗杆是将120#金刚砂用环氧树脂胶合在珩磨蜗杆坯件上，待粘接结实后再加工成形。珩磨蜗杆的安装精度，应保证蜗杆回转中心线对蜗轮啮合的中间平面的平行及与啮合中心平面重合。啮合中心平面的检查可用着色检验接触痕迹的方法。2．采用珩磨法修复蜗轮2.4壳体类零件的测绘与维修2.4.1壳体零件的图形表达壳体零件的形状比较复杂，通常要用3个以上的基本视图。如剖视图、剖面图以及局部视图、局部放大图、斜视图等。1.主视图的选择主视图的安装位置，应尽量与壳体零件在机器或部件上的工作位置一致。1）分析视图，想象形状

该壳体较为复杂，用三个基本视图，和一个局部视图表达它的内外形状。主视图采用单一的正平面剖切后所得的A-A全剖视图，表达内部形状。俯视图采用阶梯剖后的B-B全剖视图，同时表达内部和底板的形状。采用局部剖视的左视图以及C向局部视图，主要表达外形及顶面形状。2.4.2壳体零件测绘的全过程1、了解和分析壳体零件2、确定表达方案3、画零件草图4、画尺寸界线和尺寸线5、测量尺寸并标注在草图上6、圆整尺寸7、编写技术要求

7.1公差配合及表面粗糙度

7.2形位公差8、填写标题栏和技术要求，完成草图。9、根据草图绘制壳体零件图2.4.3壳体零件的修理（1）气缸体裂纹的修复①产生裂纹的部位和原因

1）急剧的冷热变化形成内应力；

2）冬季忘记放水而冻裂；

3）气门座附近局部高温产生热裂纹；

4）装配时因过盈量过大引起裂纹。

（2）常用修复方法

常用的修复方法主要有焊补、粘补、栽铜螺钉填满裂纹、用螺钉把补板固定在气缸体上等。1、气缸体（2）

气缸体和气缸盖变形的修复

①变形的危害和原因变形不仅破坏了几何形状，而且使配合表面的相对位置偏差增大变形产生的原因主要有：制造过程中产生的内应力和负荷外力相互作用、使用过程中缸体过热、拆装过程中未按规定进行等。②变形的修复如果气缸体和气缸盖的变形超过技术规定范围，则应根据具体情况进行修复，主要方法有：1）气缸体平面螺孔附近凸起，用油石或细锉修平；2）气缸体和气缸盖平面不平，可用铣、刨、磨等加工修复，也可刮削、研磨；3）气缸盖翘曲，可进行加温，然后在压力机上校正或敲击校正，最好不用铣、刨、磨等加工修复。（3）气缸的磨损①磨损的原因和危害磨损通常是由腐蚀、高温和与活塞环的摩擦造成的，主要发生在活塞环运动的区域内。磨损后会出现压缩不良、起动困难、功率下降和机油消耗量增加等现象，甚至发生缸套与活塞的非正常撞击。②磨损的修复气缸磨损后，可采用修理尺寸法，即用镗削和摩削的方法，将缸径扩大到某一尺寸，然后选配与气缸相符合的活塞和活塞环，恢复正确的几何形状和配合间隙。当缸径超过标准直径直至最大限度尺寸时，可用镶套法修复，也可用镀铬法修复。2.5曲轴连杆机构的维修2.5.1曲轴的修复

失效形式是：曲轴的弯曲、轴颈的磨损、表面疲劳裂纹和螺纹的损坏等。1曲轴弯曲校正将曲轴置于压力机上，用V形铁支承两端主轴颈，并在曲轴弯曲的反方向对其施压，产生弯曲变形。若曲轴弯曲程度较大，为防止折断，校正对分几次进行。经过冷压校的曲轴，因弹性后效作用还会使其重新弯曲，最好施行自然时效处理或人工时效处理，消除冷压产生的内应力，防止出现新的弯曲变形。2轴颈磨损修复主轴颈的磨损主要是失去圆度和圆柱度等形状精度，最大磨损部位是在靠近连杆轴颈的一侧。连杆轴颈磨损成椭圆形的最大磨损部位是在各轴颈的内侧面，即靠近曲轴中心线的一侧。连杆轴颈的锥形磨损，最大部位是机械杂质偏积的一侧。曲轴轴颈磨损后，特别是圆度和圆柱度误差超过标准时需要进行修理。没有超过极限尺寸（最大收缩量不超过2mm）的磨损曲轴，可按修理尺寸进行磨削，同时换用相应尺寸的轴承，否则应采用电镀、堆焊、喷涂等工艺恢复到标准尺寸。磨损后的曲轴轴颈还可采用焊接剖分式轴套的方法进行修复，如图所示。

方法：先把已加工的轴套2切分开，然后焊接到曲轴磨损的轴颈1上，并将两个半套也焊在一起，再用通用的方法加工到公称尺寸。3曲轴裂纹修复曲轴裂纹一般出现在主轴颈或连杆轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角处或轴颈的油孔边缘。若发现连杆轴颈上有较细的裂纹，经修磨后裂纹能消除，则可继续使用。一旦发现有横向裂纹，则必须予以调换，不可修复。2.5.2、连杆的修复

连杆常见的故障有：连杆大端变形、螺栓孔及其端面磨损、小头孔磨损1、连杆大端变形的修复

连杆大端变形如图所示。产生大端变形的原因主要是：大端薄壁瓦瓦口余面高度过大、使用厚壁瓦的连杆大端两侧垫片厚度不一致或安装不正确。在上述状态下，拧紧连杆螺栓后便产生大端变形，螺栓孔的精度也随之降低。因此，在修复大端孔时应同时检修螺栓孔。2.6机械零件修复工艺概述失效形式磨损、变形、断裂、蚀损等失效形式2.6.1零件修复的优点1、零件修复的优点（1）减少备件贮备，从而减少资金的占用，能取得节约的效果。（2）减少更换件制造，有利于缩短设备停修时间，提高设备利用率。（3）减少制造工时，节约原材料，大大降低修理费用。（4）利用新技术修复失效零件还可提高零件的某些性能，延长零件使用寿命。尤其是对于大型零件、贵重零件和加工周期长、精度要求高的零件，意义就更为重要。2.6.2修复工艺的选择1．修复工艺对零件材质的适应性

注：“+”为修理效果良好；“-”为修理效果不好。2.各种修复工艺能达到的修补层

厚度不同零件需要的修复层厚度不一样。因此，必须了解各种修复工艺所能达到的修补层厚度。图是几种主要修复工艺能达到的修补层厚度。3.被修零件构造对工艺选择的影响例如轴上螺纹损坏时可车成直径小一级的螺纹，但要考虑拧入螺母是否受到；临近轴径尺寸较大的限制。又如镶螺纹套法修理螺纹孔、扩孔镇套法修理孔径时，孔壁厚度与临近螺纹孔的距离尺寸是主要限制因素。4．零件修理后的强度修补层的强度，修补层与零件的结合强度，以及零件修理后的强度，是修理质量的重要指标。5．修复工艺过程对零件物理性能的影响

修补层物理性能，如硬度、加工性、耐磨性及密实性等，在选择修复工艺时必须考虑。如硬度高，则加工困难；硬度低，一般磨损较快；硬度不均，加工表面不光滑。耐磨性不仅与表面硬度有关，还与金相组织、磨合情况及表面吸附润滑油的能力有关。如采用多孔镀铬、多孔镀铁、振动电弧堆焊、金属喷涂等修复工艺均能获得多孔隙的覆盖层。这些孔隙中能存储润滑油，从而改善了润滑条件，使得机械零件即使在短时间缺油的情况下也不会发生表面研伤现象。对修补可能发生液体、气体渗漏的零件则要求修补的密实性，不允许出现砂眼、气孔、裂纹等缺陷。6修复工艺对零件精度的影响修复工艺的选择应考虑哪些因素？合理地选择修复工艺，是提高修理质量、降低修理成本、加快修理速度的有效措施。选择修复工艺，要根据修理要求和修理工艺的特点来考虑。一般来说，主要从下列几个方面来考虑：（1）修复工艺对零件材质的适应性在现有修复工艺中，任何一种方法都不能完全适应各种材料，总有它的局限性。（2）各种修补工艺能达到的修补层厚度零件由于磨损程度不同，要求的修复层厚度也不一样。了解各种工艺所能达到的修补层厚度对选择工艺具有重要意义。（3）零件构造对工艺选择的影响。（4）零件修复后的强度修补层的强度、修补层与零件的结合强度以及零件修复后的强度变化情况，是修理质量的重要指标。而各种工艺在一般条件下达到的修补层相差是很大的。（5）修复工艺过程对零件力学、、物理性能的影响修补层的力学、物理性能，如硬度、加工性、耐磨性及密实性等，在选择工艺时必须考虑。2.7机械修复法2.7.1修理尺寸法与零件修复中的机械加工

使用机械加工的修理方法，简便易行，修理质量稳定可靠，经济性好，在旧件修复中应用十分广泛。缺点是零件的强度和刚度削弱，需要更换或修复相配件，使零件互换性复杂化。今后应加强修理尺寸的标准化工作。2.7.2、镶加零件法定义：利用机械联接，如螺纹联接、键、销、铆接、过盈联接和机械变形等各种机械方法，使磨损、断裂、缺损的零件得以修复的方法称为机械修复法。方法：镶补、局部修换、金属扣合优点：适应多种损坏形式，不受高温影响，受材质和修补层厚度的限制少，工艺易行，质量易于保证缺点：受到零件结构和强度、刚度的限制，工艺较复杂，被修件硬度高时难以加工，精度要求高时难以保证。

如图所示，在零件裂纹附近局部镶加补强板，一般采用钢板加强，螺栓联接。脆性材料裂纹应钻止裂孔，通常在裂纹末端钻直径为φ8～φ40mm的孔。

镶套修复法:对损坏的孔，可镗大镶套，孔尺寸应镗大，保证会有足够刚度，套的外径应保证与孔有适当过盈量，套的内径可事先按照轴径配合要求加工好，也可留有加工余量，镶入后再胜削加工至要求的尺寸。对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大，再切削螺纹，然后加工一个内外均有螺纹的螺纹套拧入螺孔中，螺纹套内螺纹即可恢复原尺寸。对损坏轴颈也可用镶套法修复。2.7.3局部修换法

有些零件在使用过程中，往往各部位的磨损量不均匀，有时只有某个部位磨损严重，而其余部位尚好或磨损轻微。在这种情况下，如果零件结构允许，可将磨损严重的部位切除，将这部分重制新件，用机械联接、焊接或胶粘的方法固定在原来的零件上，使零件得以修复的方法称为局部修换法。2.7.4塑性变形法

塑性材料零件磨损后，为了恢复零件表面原有的尺寸精度和形状精度，可采用塑性变形法修复，如滚花、镦粗法、挤压法、扩张法、热校直法等。2.7.5换位修复法有些零件局部磨损可采用调头转向的方法，如长丝杠局部磨损后可调头使用；单向传力齿轮翻转180°，利用未磨损面将它换一个方向安装后继续使用。但必须结构对称或稍为加工即可实现时才能进行调头转向。如图所示，轴上键槽重新开制新槽。2.7.6金属扣合法定义：金属扣合法是利用高强度合金材料制成的特殊联接件以机械方式将损坏的机件重新牢固地联接成一体，达到修复目的的工艺方法。它主要适用于大型铸件裂纹或折断部位的修复。

分类：

1、强固扣合法

2、强密扣合法

3、优级扣合法

4、热扣合法2.8焊接修复法

结合强度高；可以修复大部分金属零件因各种原因（如磨损、缺损、断裂、裂纹、凹坑等）引起的损坏；可局部修换，也能切割分解零件，用于校正形状，对零件预热和热处理；修复质量好、生产效率高。成本低，灵活性大，多数工艺简便易行，不受零件尺寸、形状和场地以及修补层厚度的限制，便于野外抢修。

但焊接方法也有不足之处，主要是热影响区大，容易产生焊接变形和应力，以及裂纹、气孔、夹渣等缺陷。对于重要零件焊接后应进行退火处理，以消除内应力。不宜修复较高精度、细长、薄壳类零件。焊接修复法的特点2.8.1、钢制零件的焊修

一般而言，钢中含碳量越高、合金元素种类和数量越多，可焊性就越差。

一般低碳钢、中碳钢、低合金钢均有良好可焊性，焊修这些钢制零件时，主要考虑焊修时的受热变形问题。

中碳钢、合金结构钢、合金工具钢制件均经过热处理，硬度较高、精度要求也高，焊修时残余应力大，易产生裂纹、气孔和变形，为保证精度要求，必须采取相应的技术措施。2.8.2、铸铁零件的焊修

铸铁可焊性差，焊修时主要存在以下几个问题：（1）铸铁含碳量高，焊接时易产生白口，既脆又硬，焊后加工困难，而且容易产生裂纹；铸铁中磷、硫含量较高，也给焊接带来一定困难。（2）焊接时，焊缝易产生气孔或咬边。（3）铸铁件原有气孔、砂眼、缩松等缺陷也易造成焊接缺陷。（4）焊接时，如果工艺措施和保护方法不当，易造成铸铁件其它部位变形过大或电弧划伤而使工件报废。

焊接分类铸铁件的焊修分为热焊法和冷焊法。（1）热焊法（2）冷焊法（3）加热减应焊2.8.3有色金属零件的焊修

特点：导热性好、线膨胀系数大、熔点低，高温时脆性较大、强度低，很容易氧化，因此焊接比较复杂、困难，要求具有较高的操作技术，并采取必要的技术措施来保证焊修质量。

焊修工艺要点如下：焊修时首先要做好的焊前准备，对焊丝和工件进行表面处理，并开出坡口。施焊时要对工件预热，一般温度为300~700℃，注意焊修速度，按照焊接规范进行操作，及时锤击焊缝。气焊时一般选择中性焰，手工电弧焊则要考虑焊修方法。焊修后需要进行热处理。2.8.4钎焊修复法

定义：采用比基体金属熔点低的金属材料作钎料，将钎料放在焊件连接处，一同加热到高于钎料熔点、低于基体金属熔点的温度，利用液态钎料润湿基体金属，填充接头间隙并与基体金属相互扩散实现连接焊件的焊接方法称为钎焊。1、钎焊种类（1）硬钎焊（2）软钎焊

2、特点及应用3、应用举例例某机床导轨面产生划伤和研伤，采用锡铋合金钎焊，其工艺过程

2.8.5堆焊1．手工堆焊手工堆焊方法的工艺要点如下：

1）正确选用合适的焊条

2）防止堆焊层硬度不符合要求