汽车零件失效理论ppt课件

1、第一节 汽车失效规律一、汽车技术情况的变化 1汽车技术情况的分类 表征汽车技术情况的参数分为两大类，一类是构造 参数，另一类是技术情况参数。构造参数是表征汽 车构造的各种特性的物理量，如几何尺寸、声学、 电学和热学的参数等。技术情况参数是评价汽车使 用性能的物理量和化学量，如发动机的输出功率、 扭矩、油耗、声响、排放限值和踏板自在行程等。1汽车完好技术情况。指汽车完全符合技术文件规 定要求的情况，即技术情况的各种参数值。2汽车不良技术情况。汽车不符合技术文件规定的 任一要求的情况，称为汽车不良技术情况。 2汽车的任务才干与汽车缺点 汽车按技术文件规定的运用性能目的，执行规定 功能的才干，称为汽

2、车的任务才干，或称为汽车 的任务才干情况。 3汽车技术情况变化的外观病症 1汽车动力性变差。如接近大修里程的汽车的加速 时间将添加2535，发动机的有效功率和有效 扭矩低于原设计规定的75。2汽车燃料耗费量和光滑油耗量显著添加。 3汽车制动性能变差。4汽车支配稳定性能变差。5汽车排放和噪声超限。6汽车在行驶中出现异响和异常振动，存在 着引起交通事故或机械事故的隐患。7汽车的可靠性变差，使汽车因缺点停驶的 时间添加。二、汽车失效规律 1汽车技术情况变化的类型 可分为两大类：一类是变化过程具有确定的方式， 即逐进性；一类是变化过程没有确定的方式，即 突发性。1渐进性2突发性三、汽车失效的主要缘由

3、1汽车零件的耗损 2运用条件对汽车技术情况的影响1道路条件的影响。道路情况和断面外形等决议了 汽车及总成的工况载荷和速度域、传送的扭 矩、曲轴转速、换档次数，以及道路不平所引起 的动载荷从而决议汽车零部件和机构的磨损情 况，影响汽车的任务才干。2运转条件的影响。主要指交通流量对汽车运转工 况的影响，如载货汽车在城市街道上速度较郊区 要降低50以上，发动机曲轴转速反而升高35 左右；换档次数添加225倍。显然，这种工 况必然加速汽车技术情况的恶化进程。3运输条件的影响。城市公共汽车经常处于频繁起 步、加速、减速、制动和停车为主的典型的非稳 定工况下任务、如曲轴转速和光滑系油压不能与 载荷协调一致

4、地变化，恶化了配合副的光滑条件 使零件的磨损较稳定工况大大加剧。4气候条件的影响 1环境温度的影响。图2-1-3阐明有一个缺点率最低 的环境气候温度。图2-1-4也阐明有一个气缸磨损 最小的冷却液温度。 2环境湿度和风速的影响。环境的湿度大，极易恶 化汽车的运转条件，加速零件的腐蚀。湿度低、 气候干操、道路灰尘多，也会恶化汽车零件的任务环境，磨损添加。汽车静止不动，风速为1012m/s时，汽车主要总成的光滑抽、公用液的冷却速度较无风时加快1.52倍。 5维修程度的影响。我国的大修发动机耐久性普遍较差，在其主要影响要素中，维修程度低、维修设备落后和维修质量差约占40。 第二节 汽车零部件失效分析

5、一、汽车失效类型 按失效方式分类，汽车失效可分为磨损、疲劳断裂、变形、 腐蚀及老化等五类 磨损：包括磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、 微动磨损。如汽缸任务外表“拉缸，曲轴“抱轴，齿轮外表 和滚动轴承外表的麻点、凹坑等。 疲劳断裂：含高应变低周期疲劳、低应力高周期疲劳、腐蚀 疲劳、热疲劳等。如：曲轴断裂、齿轮轮齿折断等。 腐蚀：含化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀，如湿式汽缸套外壁 麻点、孔穴等。 变形：弹性变形、塑性变形，如曲轴的弯曲、扭曲，根底件 变形汽缸体、变速器壳体、驱动桥壳等。 老化：龟裂、变硬。如橡胶轮胎、塑料器件的老化。二、汽车零件磨损 1汽车零件的摩擦1概念：两物体相对运动使其接

6、触外表间产生运动阻力的现 象称为摩擦，该阻力称为摩擦力。2种类：按零件外表光滑形状的不同，摩擦可分： 干摩擦、液体摩擦、边境摩擦和混合摩擦四类。 1干摩擦：摩擦外表间无任何光滑介质隔开时的摩擦称为 干摩擦。 2液体摩擦：两摩擦外表被光滑油完全隔开时的摩擦称为 液体摩擦。 3边境摩擦：两摩擦外表被一层极薄光滑油膜隔开时的摩擦 称为边境摩擦。 4混合摩擦：两摩擦外表间干摩擦、液体摩擦和边境摩擦混 合存在时的摩擦称为混合摩擦。 2汽车零件的磨损 1概念：零件摩擦外表的金属在相对运动过程中不 断损失的景象称为零件的磨损。磨损的发生将造 成零件外形尺寸及外表性质的变化，使零件的工 作性能逐渐降低，但磨损

7、有时也是有益的，如： 磨合 2分类：依摩擦原理的不同，磨损可分为：磨料磨 损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。 1磨料磨损：摩擦外表间存在硬质颗粒引起的磨 损，称为磨料磨损。这种硬质颗粒称为磨料，它 主要来自空气中的尘土，光滑油中的杂质及运动 过程中从零件外表零落下来的金属颗粒。 磨料磨损的方式： 疲劳剥落或塑性挤压：磨料夹在两摩擦外表之间， 将对金属外表产生集中的高应力，使零件外表产生 疲劳和剥落如 磨料进入齿面间，常会发生疲劳和 剥落，对于塑性资料，将使外表产生塑性挤压现 象如磨料进入轴承间易发生塑性挤压。 擦痕：混合在气体和液体中的磨料，随流体以一定 的速度冲刷零件的任务外表，并产生擦痕如

8、柴油 机喷油嘴的针阀偶件。磨料摩擦的影响要素： 磨料在摩擦外表间所阅历的间隔。 磨料与金属外表间的相互作用力。 零件硬度。 磨料硬度。 磨料颗粒的大小。减轻磨料磨损的措施：汽车发动机的磨料磨损主要是空气中的磨料呵斥的，空气中的磨料主要是尘土和沙粒，因此要有滤清效果好的空气滤清器；燃油滤清器 ，对于柴油的滤清作用要求更严；光滑油滤清，经常清洗机油滤清器。添加零件的抗磨性能，提高零件外表的硬度，使外表硬度尽可能高于磨料的硬度，以提高零件的耐磨性。 2粘着磨损：当金属外表的油膜被破坏，摩擦外表间 直接接触而发生粘着作用，使一个零件外表的金属 转移到另一个零件外表引起的磨损称为粘着磨损， 它主要是由于

9、金属外表负荷大，温度高而引起的。粘着磨损的作用机理：由于零件间的微观不平实践接触面积小接触处接受很大的静压力即凸起点的切向冲击力接触点的油膜、氧化膜被破坏，纯金属直接接触产生一定的弹性变形和塑性变形零件间吸引力加强。同时，摩擦所产生的部分高温也将导致接触点处发生组织变化、软化甚至熔化，引起粘附及熔合，在随后的运动中，粘结点又将被从其薄弱部位扯开，使强度较小的零件外表被撕去部分金属，并粘附到强度较大零件外表上，从而呵斥了零件的粘着磨损。粘着磨损的影响要素： 资料特性的影响。脆性资料比塑性资料的抗粘性能好。 零件外表粗糙度的影响。光滑程度越高，磨损量越小。 光滑油的影响。要保证足够的光滑油，并保证

10、光滑油的粘度和任务温度，使配合零件外表不发生干摩擦，零件外表的氧化膜不易被破坏。 运动速度和单位面积上压力的影响。零件的运动速度越高，摩擦热产生越多，负荷越大，摩擦力越大，越易产生粘着磨损。3疲劳磨损：在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳 剥落的景象称为疲劳磨损，它主要发生在纯滚动及 滚动与滑动并存的摩擦形状下，如齿轮齿面。分类：非扩展性和扩展性疲劳磨损 非扩展性疲劳磨损 由于周期性的接触压应力作用，摩擦外表上出现小 麻点，但随着接触面积的扩展，单位接触面积降低小麻点停顿扩展。 扩展性疲劳磨损 当资料塑性较差时，在接触外表作用有较大的压应力，使外表产生小裂纹，并扩展而使金属零落，构成小麻点和扩展

11、成凹坑。使零件不能继续任务。 疲劳磨损机理： 由于交变载荷的反复作用，使零件表层由于反复的弹性及塑性变形而疲劳，导致表层的薄弱部位首先产生微裂纹，同时当光滑油浸入裂纹内部时，假设零件的滚动方向与裂纹的方向一致，当滚动体封锁裂纹口时，堵在裂纹里的光滑油在滚动挤压力的作用下，对裂纹有劈开的作用，使裂纹的扩展速度加快，当裂纹扩展到一定程度后，便从零件表层剥落下来，在零件外表上构成点状或片状凹坑，成为疲劳磨损。 4腐蚀磨损：零件摩擦外表由于外部介质的作用，产生 化学或电化学的反响而引起的磨损称为腐蚀磨损。 类型：化学腐蚀磨损，电化学腐蚀磨损，微动磨损，穴蚀 化学腐蚀磨损：由于金属直接与外部介质发生化学

12、反响而引起的磨损称为化学腐蚀磨损。 电化学腐蚀磨损：由于金属在外部介质中发生电化学反响而引起的磨损称为电化学腐蚀磨损。 微动磨损：零件的过盈配合外表部位在交变载荷或震动的作用下所产生的磨损 称为微动磨损。 穴蚀：与液体相对运动的固体外表，因气泡破裂产生的部分高温及冲击高压所引起的疲劳剥落景象称为穴蚀。 3、影响汽车零件磨损的要素及磨损规律 1影响汽车磨损的要素： 磨损通常是由多种磨损方式共同作用呵斥的，其磨损 强度与零件的资料性质、加工质量及任务条件等要素 有关。 1资料性质的影响 不同资料由于其成分、组织、构造不同，抵抗磨损的才干也不同，如碳钢件的耐磨性随硬度的提高而提高、铸铁件耐磨性那么取

13、决于含碳量，如假设在钢铁中参与一定的合金元素及进展适当的热处置，均可提高零件的耐磨性。 2加工质量的影响 零件的加工质量主要指其外表粗糙度及几何外形误 差。几何外形误差过大，将呵斥零件任务中受力不 均，或产生附加载荷，使磨损加剧。外表粗糙度过 大，会破坏油膜的延续性，呵斥零件外表的凸起点 的相互咬合，同时腐蚀物质更易堆积于零件外表， 使腐蚀磨损加剧。 3任务条件的影响 任务条件是指零件任务时的光滑条件、滑动速 度、单位压力及任务温度等。2汽车零件磨损规律 零件的磨损是不可防止的，任务条件不同，引起零件 磨损的缘由也就不同，但各种零件的磨损却都具有一 定的共同规律，这种规律称为零件磨损特性，遵照

14、该 磨损规律的曲线称为磨损特性曲线，从图2-2-1中可 以看出，零件磨损可分为三个阶段： 1第一阶段：磨合期oa段，由于新零件及修复 件外表较为粗糙，任务时零件外表的凸起点会划破油 膜，在零件外表上产生剧烈的刻划、粘接等作用，同 时从零件外表上零落下来的金属及氧化物颗粒会引起 严重的磨料磨损。所以该阶段的磨损速度较快，随着 磨合时间的增长，零件外表质量不断提高，磨损速度 相应降低。2第二阶段：正常任务期ab段，经过磨合期的磨合，零件的外表粗糙度降低，适油性及强度加强，所以在正常任务期零件的磨损变得非常缓慢。3第三阶段：极限磨合期曲线b点以后，磨损的不断积累，呵斥的极限磨损期零件的配合间隙过大，

15、油压降低，正常的光滑条件被破坏，零件之间的相互冲击也随着添加，零件的磨损急剧上升，此时如不及时进展调整或修缮，会呵斥事故性损坏。三、汽车零件腐蚀1化学腐蚀失效机理 金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤称 为化学腐蚀。 2电化学腐蚀失效机理 电化学腐蚀是两个不同的金属在一个导电溶液中形 成一对电极，产生电化学反响而发生腐蚀的作用， 使充任阳极的金属被腐蚀。3汽车零件的老化 橡胶、塑料制品和电子元件等汽车用零件，随着时 间的增长，原有的性能会逐渐衰退，为老化景象。 四、汽车零件的疲劳零件在交变应力作用下，经过较长时间任务而发生的断裂景象称为疲劳断裂。 1疲劳断裂失效的分类根据零件的特点及破坏时总的应力循环次数、疲劳失效可按图2-2-3所示分类。2疲劳断裂失效机理金属零件疲劳断裂本质上是一个累积损伤过程。大体上可划分为滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展、最终断裂几个过程。1疲劳裂纹的萌生2疲劳裂纹的扩展 3疲劳断口宏观形貌特征 1疲劳源区 2疲劳裂纹扩展区 3瞬时断裂区 4提高汽车零件抗疲劳断裂的方法 1延缓疲劳裂纹萌生时间。 2降低疲劳裂纹扩展的速率。 1止裂孔法 2扩孔去除法 3刮磨修缮法 3提高疲劳裂纹门槛值k长度 五、汽车零件变形零件在运用过程中，由于承载或内部应力的作用，使零件的尺寸和外形改动的景象称为零件的变形。零件变形失效的