第二章 汽车零部件损伤课件

1、第二章汽车零部件的损伤第一节摩擦学基础理论，1。固体表面性质和接触面积1。表面形貌根据粗糙表面轮廓上峰谷和节距的不同，零件加工表面的几何特性可分为三类：宏观形状误差、表面波纹度和表面粗糙度。1、学会交流PPT，1、固体表面性质和接触面积，2、金属表面材料(1) 30染料膜：包括油和灰尘等。(2)吸附膜：是用于中和来自大气的液体和气体分子的吸附层；(3)通过氧化金属表面形成氧化膜：(4)加工通过机械添加形成的变形层：挤压变形层。2，学会交流PPT，1，固体表面性质和接触面积，3。表面接触面积(1)标称接触面积an-是由接触表面的宏观界面的边界限定的面积，即an=ab (2)轮廓接触面积AP-是由

2、物体接触表面的皱缩部分形成的面积，其大小与载荷有关。(3)实际接触面积ar-是轮廓接触面积内每个实际接触部分的小面积。Ap/an=5% 10% Ar/an=0.01% 1%对于一般材料，弹性接触时，Ar与载荷的2/3次方成正比；塑性接触时，Ar与载荷的一阶成正比。(3)学习交流接触点，(2)摩擦的定义和分类，(3)摩擦的定义当两个接触物体在外力作用下相对运动或有相对运动的趋势时，接触面之间产生切向运动阻力。这种阻力叫做摩擦阻力，这种现象叫做摩擦。摩擦分类：4。学习交流PPT，摩擦分类，5。学习用PPT交流，1。干摩擦指物体的纯表面直接接触时的摩擦。一般来说，干摩擦是指两个物体表面之间在没有润滑

3、的情况下可能会有自然污染的薄膜。经典摩擦定律：=f/w f= w，其中：F -滑动摩擦力；-摩擦系数；W -正常负载。经典摩擦定律：(1)摩擦与法向载荷成正比；(2)摩擦与摩擦面积无关。(3)摩擦力与滑动速度无关；静摩擦系数大于动摩擦系数。表面超净、粗糙度小、接触面大的摩擦面会产生很大的分子吸引力，摩擦力与面积成正比。6、学习交流摩擦理论(包括以下几点)，7、学习交流摩擦理论，2。流体摩擦(流体润滑)，流体摩擦指两个固体摩擦面被连续的润滑油完全分开，油分子之间发生摩擦的摩擦；流体动力润滑。利用摩擦表面的相对运动，润滑油被带到摩擦表面之间，并且在摩擦副的楔形表面之间产生具有一定厚度和压力的油膜。

4、外部载荷由润滑油的压力平衡，摩擦表面被润滑油膜完全分开，没有直接接触。这种情况叫做。流体摩擦的形成条件如下：首先，两个摩擦面之间的间隙由大到小，形成油楔；第二，两个摩擦面之间有一定的相对运动；第三，有足够的润滑油。特点：摩擦系数很小，通常为0.0010.008。8。学会传递PPT，建立轴颈与轴瓦之间的楔形润滑油膜过程，建立流体摩擦条件：首先，两个摩擦面之间的间隙由大到小，形成油楔；第二，两个摩擦面之间有一定的相对运动。第三，有足够的润滑油。9、学会交流压力油膜的产生及其速度分布。润滑油流动时，由于自身分子之间的内聚力和自身与固体表面之间的附着力，各流动层之间存在速度梯度，流动时不可避免地会产生

5、内部摩擦力。由于润滑油是不可压缩的，所以油的楔形和体积不会改变，并且每单位时间通过每个部分的流量相等，所以油中不可避免地会产生压力梯度。压力梯度将使入口处的压力梯度下降，以限制流入原因是高摩擦副的接触比压比低摩擦副高1000倍。如果是轻载荷，仍然可以用流体动力润滑原理计算。超载有两种情况。答：由于接触应力大(齿廓表面的接触应力可达70兆帕，凸轮与挺杆之间的接触应力可达689兆帕)，接触产生很大的弹性变形和塑性变形，展平和扩大有利于油楔的形成。在高压缩应力下，润滑油的粘度增加。当压力为689兆帕时，油的粘度可增加1000倍。粘度的增加有利于油膜的形成。11、学会在缸筒表面环和气缸壁之间交换PPT

6、、楔形间隙和油膜，由于活塞环表面加工，在活塞运动过程中，活塞环和气缸壁运动面之间存在楔形间隙；在发动机磨合过程中，横截面为矩形的活塞环演变成了类似于缸筒表面环的形状。边界摩擦(边界润滑)-指由一层非常薄(通常只有几个分子直径厚)的具有特殊性质的润滑膜隔开的相对运动表面之间的摩擦。此时，润滑膜不遵守流体动力学定律，两个表面之间的摩擦不取决于润滑剂的粘度，而是取决于两个表面和润滑剂的特性。在边界摩擦中，存在于相对运动的表面之间的具有特殊性质的非常薄的油膜称为边界膜。膜根据其结构形式可分为吸附膜和反应膜。13、学习交换PPT、边界润滑膜、吸附膜是处于边界摩擦状态，润滑油极性分子吸附在摩擦副表面形成的

7、边界膜，可分为化学反应膜(物理吸附膜)。反应膜对于含硫、磷、氯等元素添加剂的润滑油，它被称为化学反应膜，因为它能与摩擦副表面发生化学反应，生成界膜。14、学会交流PPT，形成边界润滑膜，脂肪酸是长链极性化合物。该膜的一端具有能牢固吸附在金属表面的极性基团COOH，并能在金属上形成一层沿一定方向排列的通常由3-4层分子组成的致密边界吸附膜。由于长链分子体的紧密排列和链间的内聚力，边界膜具有一定的承载能力。15、学会交换PPT、单分子层吸附膜润滑模型，在边界摩擦条件下，当摩擦副表面相对运动时，由于各自吸附膜的两个表面像两把刷子一样相互滑动，从而避免了金属摩擦副表面的直接接触，降低了摩擦系数。它起润

8、滑作用。当边界膜为反应膜时，摩擦主要发生在低熔点、低剪切强度的反应膜中，有效防止了金属摩擦副表面之间的直接接触，降低了摩擦系数。17、学习交流PPT，边界摩擦特性，边界摩擦的摩擦系数不取决于润滑剂的粘度，而是取决于两个表面和润滑剂的特性，一般在0.03和0.05之间，并且通常与载荷和相对滑动速度无关。18、学会交流PPT、边界摩擦特性，无论是吸附膜还是反应膜，都有一定的临界温度，如果工作温度过高，会使边界膜损坏，产生固体摩擦。“备注”，第19页，学习如何交流PPT，第4页。混合摩擦。在实际工作中，零件的摩擦是在混合摩擦状态下工作的。混合摩擦包括固体摩擦、流体摩擦和边界摩擦，或其中两种。半固体摩

9、擦和半液体摩擦混合摩擦发生在汽车发动机的气缸壁和活塞环之间，该发动机在起动的初始时刻(尤其是在气缸的上部)长时间停机后重新起动。对PPT和Stefan-ribbeck曲线的研究表明，对摩擦特性影响最大的因素是液体润滑油粘度、摩擦副相对运动速度和摩擦副载荷的综合作用。，21岁，学习交流PPT，第二章汽车零部件的损坏和分析，重点：1。汽车零部件故障的基本原因；2.汽车摩擦学理论；3.磨损的分类和失效；4.汽车零件的疲劳；5.汽车零件的变形；6.汽车零件的腐蚀；22，学习PPT，第二章汽车零部件的损坏和分析，难点：1。摩擦学混合摩擦；2.粘着磨损；微动磨损；3.腐蚀和磨损；4.提高汽车零件抗疲劳断裂

10、能力的方法：5.基础部分的变形；23、学会交流PPT，第二章汽车零部件失效模式及其分析，汽车零部件失效分析，是研究汽车零部件丧失其功能的原因、特点和规律；目的是分析原因，找出责任，提出改进和预防措施，提高汽车的可靠性和使用寿命。24、学会交流PPT，第一节汽车零部件失效的概念和分类，第一，失效的概念；第二，失败的基本类型；三、零件失效的基本原因；学习与PPT 1沟通。失效的概念在汽车零件的原始设计中规定的功能损失称为失效。故障不仅仅是指原有功能的完全丧失，还包括功能降低、严重损坏或存在隐患的部件，以及如果继续使用，可靠性和安全性的丧失。学习与PPT 2沟通。失效的基本形式根据失效模式和失效机理

11、对失效进行分类是失效研究的重要组成部分。汽车零部件根据失效模式可分为五类：磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀和老化。一个零件可能同时有几种失效模式或失效机制。27、学会沟通PPT，零件磨损的第二部分当物体表面相互接触并相对运动时，材料逐渐从表面流失，导致表面尺寸和形状发生变化。28、学会沟通PPT，汽车零部件磨损效果分类，29、学会沟通PPT，2。磨料磨损，(1)空气和润滑油中混合的磨屑和机械杂质(粒度为20微米 30微米)。其硬度大于零件表面的硬度)。(2)磨料磨损由物体表面和磨料之间的相互摩擦(刮擦)引起的表面材料损失现象称为。磨料磨损占所有磨损损失的50%。这是最有害的磨损形式。在实际生产中只能

12、减少而不能消除。30、学会交流PPT，(1)假设微切削为主。据信，当塑料材料与固定磨料摩擦时，金属表面会发生两个过程。一是塑料挤出，形成压痕；第二是刮金属形成研磨。(2)疲劳损伤假说。金属表面的微观物体经过多次塑性变形，小颗粒从金属表面脱落。滚动接触疲劳。(3)磨料磨损的失效机理(假设)，31。学会交流PPT，和(3)基于缩进的假设。对于塑性较大的材料，磨料在压力作用下被压入材料表面，刮擦金属表面形成凹槽，使金属表面发生严重的塑性变形压痕。骨折假说。对于脆性材料，当磨料压入并刮擦金属表面时，就会发生脆性断裂。也就是说，当磨料的挤压深度达到临界深度时，压力产生的拉应力足以引起裂纹。有两种类型的裂

13、纹：垂直于表面的纵向裂纹和从压痕底部延伸到表面的横向裂纹。(3)磨料磨损的失效机理(假设)，32。学习交流PPT，主要技术指标如下：将砂纸粘在磁盘上，磁盘速度为60r/min；试样：20号钢，直径2mm，长20mm(3)当圆盘旋转一次时，试样径向移动1毫米；试件上的载荷(压力)通过配重板加到承载夹具上。(4)磨料磨损的影响因素X - 4B磨损试验机，33，学习交流PPT，试验结果用相对耐磨性表示，即在相同的试验条件和相同的磨损轨迹长度下，标准试样的线性磨损与试样的线性磨损之比。即=Lb/LtLb 标准试样的线磨损量Lt试样的线磨损量，34，学会交流PPT，实验结论是：当摩擦条件不变时，磨损量与

14、试样经过的磨损路径成正比；摩擦条件不变时，磨损量与试件的单位压力成正比。(3)在其他条件(距离和压力)不变的情况下，滑动速度从1.4 10.3米/分钟增加到22.6 164.3米/分钟，速度增加16倍，未淬火的40 #钢磨损增加13 ，淬火的45 #钢仅增加约6 .也就是说，磨损量与硬度成反比。(4)金属的硬度与耐磨性的关系取决于金属的状态；(1)不同退火状态金属(纯金属和退火钢)的硬度与耐磨性成正比；(2)普通合金钢或40号钢经表面冷加工硬化后，硬度大幅度提高，但相对耐磨性保持不变。35，学会交流PPT，(5)磨料硬度对金属的影响(1)磨料硬度/金属硬度，硬度比 0.8，耐磨性会迅速增加，这

15、种情况称为“软磨料磨损”或低应力磨损。当硬度比小于0.8时，耐磨性将迅速下降，这称为“硬磨料磨损”或高应力摩擦。或者当材料的表面硬度是磨粒硬度的1.3倍时，磨损量最小；如果金属硬度不断增加，效果并不明显。当磨粒的粒度小于100 m时，粒度与磨损量成正比，当粒度达到一定程度(直径100 m)时，磨损不再增加。不同材料磨粒的临界尺寸并不完全相同。37.学会交流PPT，(3)温度的影响。应注意区分摩擦表面的平均温度和摩擦表面的实际接触温度。(接触点的瞬时温度称为热点温度或闪点温度)；滑动速度和接触压力对磨损的影响主要是由热点温度的变化引起的。当摩擦表面的温度上升到一定程度时，越轻的材料损坏油膜，越重

16、的材料使材料处于回火状态，从而降低强度，甚至将材料局部区域的温度升高到熔化状态，这将促进粘合剂的磨损。38、学会沟通PPT，当温度约为300时，具体磨损量有一个最大值。一般来说，随着热点温度的变化，磨损类型和磨损量也变化得更加复杂。热点温度低于250是氧化磨损，磨损量很小。从250到粘着磨损，粘着磨损在300左右有一个最大值。但是，当温度高于300400时，磨损量随着温度的升高而减少，属于氧化磨损，因此磨损量最小。当热点温度进一步升高时，由摩擦表面的局部接触形成的粘附现象从热源转移到摩擦副的每个元件，以形成体积热场，这显著提高了摩擦表面的平均温度。此时，粘附现象不仅发生在单个点上，而且在大面积

17、上形成“烧结”，这被称为高温磨损。例如，曲轴和轴承之间的瓦片现象。热点温度为300的零件磨损量最大，粘着磨损变为氧化磨损。热点温度400零件磨损有一个最小值，氧化磨损转变为粘着磨损，39、学会交流PPT，总之，磨料磨损机理属于磨料的机械作用，这在很大程度上与磨料的性能、形状和尺寸、固定程度和载荷下表面的机械性能有关。粘着磨损-当摩擦副由于材料从固相焊接接触面的一个表面转移到另一个表面而相对移动时，称为。2.附着磨损定律附着与滑动距离和法向载荷成反比。定律如下：WV=KNL/3P0=K NL/HB，其中WV-材料体积；L -滑动距离；摩擦副上的法向载荷；P0-软材料的屈服极限；软材料的布氏硬度；k-k -摩擦系数，与adh的概率和材料有关试验材料和规格：匹配试件ct10，D=5毫米标准圆盘40倍，d=75mm毫米；比压：20千