第八章 機(jī)器設(shè)備壽命估算
考情分析
本章主要磨損壽命，疲勞壽命理論及壽命估算等相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容不多，難度較大，預(yù)計(jì)2010年的分值在6分左右。
最近三年本章考試題型及分值分布
年份
單選
多選
綜合
合計(jì)
2009
2題2分
1題2分
0.2題4分
3.2題8分
2008
2題2分
1題2分
—
3題4分
2007
1題1分
2題4分
—
3題5分
本章重要考點(diǎn)
1.磨損壽命的估算
2.疲勞壽命曲線及其應(yīng)用
3.循環(huán)應(yīng)力特性、材料疲勞極限及零件疲勞極限
4.疲勞損傷積累的含義及應(yīng)用
5.損傷零件疲勞壽命的估算
2010年教材變化
無(wú)變化
第一節(jié) 概述
機(jī)器設(shè)備的壽命分為自然壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。
一、自然壽命
所謂自然壽命，也叫物理壽命、使用壽命，設(shè)備在規(guī)定的使用條件下，從投入使用到因?yàn)槲镔|(zhì)損耗而報(bào)廢所經(jīng)歷的時(shí)間，受有形磨損的影響。
二、技術(shù)壽命
技術(shù)壽命是設(shè)備從投入使用到因?yàn)榧夹g(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的時(shí)間。第Ⅱ種無(wú)形磨損可以縮短設(shè)備的技術(shù)壽命，而對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造可以延長(zhǎng)其技術(shù)壽命。
三、經(jīng)濟(jì)壽命
經(jīng)濟(jì)壽命，是指設(shè)備從投入使用到因繼續(xù)使用不經(jīng)濟(jì)而退出使用所經(jīng)歷的時(shí)間。受到有形磨損和無(wú)形磨損的共同影響。
第二節(jié) 磨損壽命
一、磨損的基本概念
這里的磨損是指固體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在摩擦的作用下，摩擦面上的物質(zhì)不斷耗損的現(xiàn)象。主要就是由于使用而發(fā)生的實(shí)物形態(tài)的磨損，它發(fā)生在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間，比如：軸和軸承之間、齒輪牙齒的磨損、機(jī)床的導(dǎo)軌。
磨損的原因：一是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二是摩擦，其影響后果是破壞了零部件配合尺寸和強(qiáng)度，當(dāng)磨損量超過(guò)允許極限的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。
二、典型的磨損過(guò)程
（一）正常的磨損過(guò)程分為三個(gè)階段：即初期磨損階段（第Ⅰ階段）、正常磨損階段（第Ⅱ階段）和急劇磨損階段（第Ⅲ階段）。
（一）磨損過(guò)程及磨損方程
階段
范圍
特點(diǎn)
磨損方程
初期磨損階段（第Ⅰ階段）
O1到A，對(duì)應(yīng)的時(shí)間是
時(shí)間很短，磨損速度很快。
正常磨損階段（第Ⅱ階段）
A點(diǎn)到B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間是
磨損進(jìn)入正常期，磨損速度緩慢，情況穩(wěn)定，磨損量隨時(shí)間均勻的增加，二者成為線性關(guān)系，曲線中的AB段是一條斜直線。
急劇磨損階段（第Ⅲ階段）
B點(diǎn)以后的階段
磨損速度加快，磨損量急劇上升，造成機(jī)器設(shè)備的精度、技術(shù)性能和生產(chǎn)效率明顯下降
沒(méi)有第三階段的磨損方程。
，就是直線的斜率叫做磨損強(qiáng)度，它等于單位時(shí)間磨損的厚度，所以磨損強(qiáng)度越大，表明材料耐磨性越差。
簡(jiǎn)化的磨損方程：
由于第Ⅰ階段，也就是初期磨損階段，這段時(shí)間很短，如果將其忽略不計(jì)，于是就得到了這個(gè)簡(jiǎn)化的磨損方程。
【提示1】由設(shè)備磨損規(guī)律的分析可知：
1.如果設(shè)備使用合理，加強(qiáng)維護(hù)，可以延長(zhǎng)設(shè)備正常使用階段的期限，保證加工質(zhì)量并提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.對(duì)設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行定期檢查。為了避免使設(shè)備遭到破壞，在進(jìn)入第三階段之前就進(jìn)行修理，不是等到發(fā)生急劇磨損后才修理。
3.機(jī)器設(shè)備在第Ⅱ階段的磨損與時(shí)間或加工零件的數(shù)量成正比，因此設(shè)備的磨損可通過(guò)試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)分析方法，計(jì)算出正常條件下的磨損率和使用壽命。
（二）磨損壽命
1.設(shè)備的正常壽命T是第Ⅰ階段和第Ⅱ階段時(shí)間之和。
（三）磨損率
磨損率是指實(shí)際磨損量和極限磨損量之比。
三、剩余磨損壽命的計(jì)算（掌握）
【例題·單選題】下列關(guān)于設(shè)備磨損的說(shuō)法中，正確的是（?。?。
A.設(shè)備在使用初期，零部件表面的粗糙度比較小，在使用過(guò)程中隨著磨損而逐漸增大
B.設(shè)備的正常磨損壽命是指正常磨損階段的磨損壽命，即第II階段的磨損壽命
C.設(shè)備在進(jìn)入急劇磨損階段后，應(yīng)開始考慮安排修理
D.材料的磨損強(qiáng)度數(shù)值越大，材料的耐磨性越差
『正確答案』D
『答案解析』設(shè)備在使用的初期，零件表面粗糙度相對(duì)較大，隨著設(shè)備的使用，粗糙度會(huì)逐步降低，所以選項(xiàng)A不正確；設(shè)備的正常磨損壽命是指第I和第II階段之和，所以選項(xiàng)B不正確；設(shè)備在進(jìn)入急劇磨損階段之前，應(yīng)該考慮安排修理，所以選項(xiàng)C不正確；磨損強(qiáng)度tgα的數(shù)值決定了磨損速度：材料的耐磨性差，則tgα大，磨損速度也快，所以選項(xiàng)D正確。
考情分析
本章主要磨損壽命，疲勞壽命理論及壽命估算等相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容不多，難度較大，預(yù)計(jì)2010年的分值在6分左右。
最近三年本章考試題型及分值分布
年份
單選
多選
綜合
合計(jì)
2009
2題2分
1題2分
0.2題4分
3.2題8分
2008
2題2分
1題2分
—
3題4分
2007
1題1分
2題4分
—
3題5分
本章重要考點(diǎn)
1.磨損壽命的估算
2.疲勞壽命曲線及其應(yīng)用
3.循環(huán)應(yīng)力特性、材料疲勞極限及零件疲勞極限
4.疲勞損傷積累的含義及應(yīng)用
5.損傷零件疲勞壽命的估算
2010年教材變化
無(wú)變化
第一節(jié) 概述
機(jī)器設(shè)備的壽命分為自然壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。
一、自然壽命
所謂自然壽命，也叫物理壽命、使用壽命，設(shè)備在規(guī)定的使用條件下，從投入使用到因?yàn)槲镔|(zhì)損耗而報(bào)廢所經(jīng)歷的時(shí)間，受有形磨損的影響。
二、技術(shù)壽命
技術(shù)壽命是設(shè)備從投入使用到因?yàn)榧夹g(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的時(shí)間。第Ⅱ種無(wú)形磨損可以縮短設(shè)備的技術(shù)壽命，而對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造可以延長(zhǎng)其技術(shù)壽命。
三、經(jīng)濟(jì)壽命
經(jīng)濟(jì)壽命，是指設(shè)備從投入使用到因繼續(xù)使用不經(jīng)濟(jì)而退出使用所經(jīng)歷的時(shí)間。受到有形磨損和無(wú)形磨損的共同影響。
第二節(jié) 磨損壽命
一、磨損的基本概念
這里的磨損是指固體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在摩擦的作用下，摩擦面上的物質(zhì)不斷耗損的現(xiàn)象。主要就是由于使用而發(fā)生的實(shí)物形態(tài)的磨損，它發(fā)生在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件之間，比如：軸和軸承之間、齒輪牙齒的磨損、機(jī)床的導(dǎo)軌。
磨損的原因：一是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二是摩擦，其影響后果是破壞了零部件配合尺寸和強(qiáng)度，當(dāng)磨損量超過(guò)允許極限的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。
二、典型的磨損過(guò)程
（一）正常的磨損過(guò)程分為三個(gè)階段：即初期磨損階段（第Ⅰ階段）、正常磨損階段（第Ⅱ階段）和急劇磨損階段（第Ⅲ階段）。
（一）磨損過(guò)程及磨損方程
階段
范圍
特點(diǎn)
磨損方程
初期磨損階段（第Ⅰ階段）
O1到A，對(duì)應(yīng)的時(shí)間是
時(shí)間很短，磨損速度很快。
正常磨損階段（第Ⅱ階段）
A點(diǎn)到B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間是
磨損進(jìn)入正常期，磨損速度緩慢，情況穩(wěn)定，磨損量隨時(shí)間均勻的增加，二者成為線性關(guān)系，曲線中的AB段是一條斜直線。
急劇磨損階段（第Ⅲ階段）
B點(diǎn)以后的階段
磨損速度加快，磨損量急劇上升，造成機(jī)器設(shè)備的精度、技術(shù)性能和生產(chǎn)效率明顯下降
沒(méi)有第三階段的磨損方程。
，就是直線的斜率叫做磨損強(qiáng)度，它等于單位時(shí)間磨損的厚度，所以磨損強(qiáng)度越大，表明材料耐磨性越差。
簡(jiǎn)化的磨損方程：
由于第Ⅰ階段，也就是初期磨損階段，這段時(shí)間很短，如果將其忽略不計(jì)，于是就得到了這個(gè)簡(jiǎn)化的磨損方程。
【提示1】由設(shè)備磨損規(guī)律的分析可知：
1.如果設(shè)備使用合理，加強(qiáng)維護(hù)，可以延長(zhǎng)設(shè)備正常使用階段的期限，保證加工質(zhì)量并提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.對(duì)設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行定期檢查。為了避免使設(shè)備遭到破壞，在進(jìn)入第三階段之前就進(jìn)行修理，不是等到發(fā)生急劇磨損后才修理。
3.機(jī)器設(shè)備在第Ⅱ階段的磨損與時(shí)間或加工零件的數(shù)量成正比，因此設(shè)備的磨損可通過(guò)試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)分析方法，計(jì)算出正常條件下的磨損率和使用壽命。
（二）磨損壽命
1.設(shè)備的正常壽命T是第Ⅰ階段和第Ⅱ階段時(shí)間之和。
（三）磨損率
磨損率是指實(shí)際磨損量和極限磨損量之比。
三、剩余磨損壽命的計(jì)算（掌握）
【例題·單選題】下列關(guān)于設(shè)備磨損的說(shuō)法中，正確的是（?。?。
A.設(shè)備在使用初期，零部件表面的粗糙度比較小，在使用過(guò)程中隨著磨損而逐漸增大
B.設(shè)備的正常磨損壽命是指正常磨損階段的磨損壽命，即第II階段的磨損壽命
C.設(shè)備在進(jìn)入急劇磨損階段后，應(yīng)開始考慮安排修理
D.材料的磨損強(qiáng)度數(shù)值越大，材料的耐磨性越差
『正確答案』D
『答案解析』設(shè)備在使用的初期，零件表面粗糙度相對(duì)較大，隨著設(shè)備的使用，粗糙度會(huì)逐步降低，所以選項(xiàng)A不正確；設(shè)備的正常磨損壽命是指第I和第II階段之和，所以選項(xiàng)B不正確；設(shè)備在進(jìn)入急劇磨損階段之前，應(yīng)該考慮安排修理，所以選項(xiàng)C不正確；磨損強(qiáng)度tgα的數(shù)值決定了磨損速度：材料的耐磨性差，則tgα大，磨損速度也快，所以選項(xiàng)D正確。