汽車零部件失效模式課件1

汽車零部件失效模式(1)2022/12/2汽車零部件失效模式(1)汽車零部件失效模式(1)2022/12/1汽車零部件失效模式1第二章汽車零部件的失效模式及其分析難點：1.汽車摩擦學(xué)-混合摩擦；2.粘著磨損；微動磨損；3.腐蝕磨損；4.提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法；5.基礎(chǔ)件的變形；汽車零部件失效模式(1)第二章汽車零部件的失效模式及其分析難點：汽車零部件失效模式(2第二章汽車零部件的失效模式及其分析

汽車零部件失效分析，是研究汽車零部件喪失其功能的原因、特征和規(guī)律；目的在于：分析原因，找出責(zé)任，提出改進和預(yù)防措施，提高汽車可靠性和使用壽命。汽車零部件失效模式(1)第二章汽車零部件的失效模式及其分析汽車零部件失3第一節(jié)汽車零部件失效的概念及分類一、失效的概念；二、失效的基本類型；三、零件失效的基本原因；汽車零部件失效模式(1)第一節(jié)汽車零部件失效的概念及分類一、失效的概念；汽車零部件失4一、失效的概念

汽車零部件失去原設(shè)計所規(guī)定的功能稱為失效。失效不僅是指完全喪失原定功能，而且還包含功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱患、繼續(xù)使用會失去可靠性和安全性的零部件。汽車零部件失效模式(1)一、失效的概念

汽車零部件失去原設(shè)計所規(guī)定的5二、失效的基本形式

按失效模式和失效機理對失效進行分類是研究失效的重要內(nèi)容。

汽車零部件按失效模式分類可分為磨損、疲勞斷裂、變形、腐蝕及老化等五類；

一個零件可能同時存在幾種失效模式或失效機理。汽車零部件失效模式(1)二、失效的基本形式

按失效模式和失效機理對6汽車零件失效分類

失效類型失效模式舉例磨損粘著磨損、磨料磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損汽缸工作表面“拉缸”、曲軸“抱軸”、齒輪表面和滾動軸承表面的麻點、凹坑等疲勞斷裂低應(yīng)力高周疲勞、高應(yīng)力低周疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞曲軸斷裂、齒輪輪齒折斷等腐蝕化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、穴蝕濕式汽缸套外壁麻點、孔穴變形過量彈性變形、過量塑性變形曲軸彎曲、扭曲，基礎(chǔ)件（汽缸體、變速器殼、驅(qū)動橋殼）變形老化龜裂、變硬橡膠輪胎、塑料器件汽車零部件失效模式(1)汽車零件失效分類失效類型失效模式舉例磨損粘著磨7三、零件失效的基本原因⒈工作條件包括零件的受力狀況和工作環(huán)境；⒉設(shè)計制造設(shè)計不合理、選材不當(dāng)、制造工藝不當(dāng)?shù)?；⒊使用維修汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因⒈工作條件汽車零部件失效模式(1)8三、零件失效的基本原因

⒈工作條件基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例工作條件零件的受力狀況曲柄連桿機構(gòu)在承受氣體壓力過程中，各零件承受扭轉(zhuǎn)、壓縮、彎曲載荷及其應(yīng)力作用；齒輪輪齒根部所承受的彎曲載荷及表面承受的接觸載荷等；絕大多數(shù)汽車零件是在動態(tài)應(yīng)力作用下工作的。工作環(huán)境；汽車零件在不同的環(huán)境介質(zhì)和不同的工作溫度作用下，可能引起腐蝕磨損、磨料磨損以及熱應(yīng)力引起的熱變形、熱膨脹、熱疲勞等失效，還可能造成材料的脆化，高分子材料的老化等。汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因

⒈工作條件基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例工9三、零件失效的基本原因

⒉設(shè)計制造；⒊使用維修；基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例設(shè)計制造設(shè)計不合理；軸的臺階處直角過渡、過小的圓角半徑、尖銳的棱邊等造成應(yīng)力集中；花鍵、鍵槽、油孔、銷釘孔等處，設(shè)計時沒有考慮到這些形狀對截面的削弱和應(yīng)力集中問題，或位置安排不妥當(dāng)；選材不合理；制造工藝過程中操作不合理；制動蹄片材料熱穩(wěn)定系數(shù)不好；產(chǎn)生裂紋、高殘余內(nèi)應(yīng)力、表面質(zhì)量不良；使用維修使用；維修；汽車超載、潤滑不良，頻繁低溫冷啟動；破壞裝配位置，改變裝配精度；汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因

⒉設(shè)計制造；⒊使用維修；基本原因主要10第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式與失效機理

汽車或機械運動在其運動中都是一個物體與另一物體相接觸、或與其周圍的液體或氣體介質(zhì)相接觸，與此同時在運動過程中，產(chǎn)生阻礙運動的效應(yīng)，這就是摩擦。由于摩擦，系統(tǒng)的運動面和動力面性質(zhì)受到影響和干擾，使系統(tǒng)的一部分能量以熱量形式發(fā)散和以噪音形式消失。同時，摩擦效應(yīng)還伴隨著表面材料的逐漸消耗，這就是磨損。磨損是摩擦效應(yīng)的一種表現(xiàn)和結(jié)果?！澳p是構(gòu)件由于其表面相對運動而在承載表面上不斷出現(xiàn)材料損失的過程?！?/p>

據(jù)統(tǒng)計有75%的汽車零件由于磨損而報廢。因此磨損是引起汽車零件失效的主要原因之一。汽車零部件失效模式(1)第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式與失效機理汽車或機械11一、摩擦學(xué)基礎(chǔ)理論⒈摩擦理論；⒉摩擦分類；汽車零部件失效模式(1)一、摩擦學(xué)基礎(chǔ)理論⒈摩擦理論；汽車零部件失效模式(1)12⒈幾種主要的摩擦理論名稱主要內(nèi)容⒈機械理論當(dāng)兩固體表面接觸時，由于表面凹凸不平，相互嚙合，產(chǎn)生了阻礙兩固體接觸表面相對運動的作用。（只適用于固體的粗糙表面）⒉分子吸附理論摩擦力產(chǎn)生得主要原因在于兩摩擦表面分子之間的相互吸引力。⒊粘著理論摩擦力主要取決于剪斷金屬粘著和冷焊點所需的剪切力。⒋分子－機械理論發(fā)生在接觸點處分子吸引和機械嚙合所構(gòu)成的合成阻力就是所謂的摩擦力。在載荷作用下的接觸表面的相互作用可分為機械作用（取決于表面變形）和分子作用（取決于原子相互吸引），在摩擦過程中所占比例與材料的表面粗糙度、載荷大小、材料種類等因素有關(guān)。汽車零部件失效模式(1)⒈幾種主要的摩擦理論名稱主要內(nèi)容⒈機械理論當(dāng)兩固體表面接觸時13⒉摩擦分類分類方式內(nèi)容舉例按摩擦副的相對運動形式滑動摩擦活塞與活塞環(huán)在氣缸孔的往復(fù)運動滾動摩擦滾動軸承滾柱、滾珠與內(nèi)、外圈滾道表面間的摩擦復(fù)合摩擦凸輪軸凸輪與氣門挺桿表面間、齒輪傳動機構(gòu)輪齒表面所發(fā)生的摩擦按摩擦副表面的潤滑狀況固體摩擦汽車離合器、制動器流體摩擦桶面活塞環(huán)與氣缸壁、軸頸與軸瓦邊界摩擦發(fā)動機活塞環(huán)與缸套上部、配汽機構(gòu)凸輪與挺桿、齒輪傳動副的齒面汽車零部件失效模式(1)⒉摩擦分類分類方式內(nèi)容舉例按摩擦副的相對運動形式滑動摩擦活塞14二、磨損的分類

磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作與潤滑條件、加工表面形貌、材料的組織結(jié)構(gòu)與性能以及環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用等一系列因素有關(guān)；

按表面破壞機理和特征，磨損可分為磨料磨損、粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等；前兩種是磨損的基本類型，后兩種磨損形式只在某些特定條件下才會發(fā)生。汽車零部件失效模式(1)二、磨損的分類

磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作與潤滑15三、磨料磨損及其失效機理磨料的來源；粒度為20μm～30μm的塵埃將引起曲軸軸頸、氣缸表面的嚴(yán)重磨損，而1μm以下的塵埃同樣會使凸輪挺桿副磨損加?。黄嚵悴考Ｊ?1)三、磨料磨損及其失效機理磨料的來源；粒度為20μ16磨料磨損的失效機理（假說）汽車零部件失效模式(1)磨料磨損的失效機理（假說）汽車零部件失效模式(1)17

總之，磨料磨損機理是屬于磨料的機械作用，這種機械作用在很大程度上與磨料的性質(zhì)、形狀及尺寸大小、固定的程度及載荷作用下磨料與被磨表面的機械性能有關(guān)。

汽車零部件失效模式(1)

總之，磨料磨損機理是屬于磨18四、粘著磨損及其失效機理

定義：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗的現(xiàn)象稱為粘著磨損。是缺油或油膜破壞后發(fā)生干摩擦的結(jié)果；是指一個零件表面上的金屬轉(zhuǎn)移到另一個零件表面上，而產(chǎn)生的磨損。氣缸套與活塞、活塞環(huán)，曲軸軸頸與軸承、凸輪與挺桿、差速器十字軸和齒輪等；汽車零部件失效模式(1)四、粘著磨損及其失效機理

定義：摩擦副相對運動時，由于固相焊19防止粘著磨損應(yīng)遵循的原則

引起粘著磨損的根本原因是摩擦區(qū)形成的熱一是設(shè)法減小摩擦區(qū)的形成熱，使摩擦區(qū)的溫度低于金屬熱穩(wěn)定性的臨界溫度和潤滑油熱穩(wěn)定性的臨界溫度。改善摩擦區(qū)結(jié)構(gòu)；改變摩擦區(qū)的形狀尺寸；配合副的配合間隙，采用合適的潤滑劑及表面膜。二是設(shè)法提高金屬熱穩(wěn)定性和潤滑油的熱穩(wěn)定性。

在材料選擇上應(yīng)選用熱穩(wěn)定性高的合金鋼并進行正確的熱處理，或采用熱穩(wěn)定性高的硬質(zhì)合金堆焊。汽車零部件失效模式(1)防止粘著磨損應(yīng)遵循的原則

引起粘著磨損的根本原因是摩擦區(qū)形20粘著磨損影響因素

⒉工作條件的影響⑴載荷的影響；加載不要超過材料硬度值的1/3，減小載荷，并盡量提高材料的硬度；汽車零部件失效模式(1)粘著磨損影響因素

⒉工作條件的影響⑴載荷的影響；汽車零部件21五、表面疲勞磨損及其失效機理

⒈定義：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。

表面疲勞磨損一般多出現(xiàn)在相對滾動或帶有滑動的滾動摩擦條件下；如齒輪副的輪齒表面、滾動軸承的滾珠和滾道以及凸輪副等；滑動摩擦?xí)r，也會出現(xiàn)疲勞破壞，如巴氏合金軸承表面材料的疲勞剝落。

汽車零部件失效模式(1)五、表面疲勞磨損及其失效機理

⒈定義：兩接觸表面22

⒉失效原理：表面疲勞磨損是疲勞和摩擦共同作用的結(jié)果，其失效過程可分為兩個階段：⑴疲勞核心裂紋的形成；⑵疲勞裂紋的發(fā)展直至材料微粒的脫落。

對表面疲勞磨損初始裂紋的形成，有下述幾種理論：

最大剪應(yīng)力理論－裂紋起源于次表層；油楔理論－裂紋起源于摩擦表面；（滾動帶滑動的接觸）裂紋起源于硬化層與芯部過度區(qū)；汽車零部件失效模式(1)

⒉失效原理：表面疲勞磨損是疲勞和摩23六、腐蝕磨損及其失效機理

1·定義：零件表面在摩擦過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象成為腐蝕磨損。腐蝕磨損是腐蝕和摩擦共同作用的結(jié)果。其表現(xiàn)的狀態(tài)與介質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)作用在摩擦表面上的狀態(tài)以及摩擦材料的性能有關(guān)。腐蝕磨損通常分為：氧化磨損、特殊介質(zhì)的腐蝕磨損、穴蝕及氫致磨損。汽車零部件失效模式(1)六、腐蝕磨損及其失效機理1·定義：零件表面在摩擦過程中，表24⒉氧化磨損：

氧化磨損是最常見的一種磨損形式，曲軸軸頸、氣缸、活塞銷、齒輪嚙合表面、滾珠或滾柱軸承等零件都會產(chǎn)生氧化磨損。與其它磨損類型相比，氧化磨損具有最小的磨損速度，有時氧化膜還能起到保護作用；

影響因素：影響氧化磨損的因素有滑動速度、接觸載荷、氧化膜的硬度、介質(zhì)中的含氧量、潤滑條件以及材料性能等。

汽車零部件失效模式(1)⒉氧化磨損：

氧化磨損是最常見的一種磨損形式，曲軸軸254·氣蝕（穴蝕或空蝕）

定義：穴蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對運動時，零件表面出現(xiàn)的一種損傷現(xiàn)象。柴油機濕式缸套的外壁與冷卻液接觸的表面、滑動軸承在最小油膜間隙之后的油膜擴散部分（由于負(fù)壓的存在），都可能產(chǎn)生穴蝕；汽車零部件失效模式(1)4·氣蝕（穴蝕或空蝕）定義：穴蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對26穴蝕產(chǎn)生的機理

是由于沖擊力而造成的表面疲勞破壞，但液體的化學(xué)和電化學(xué)作用、液體中含有雜質(zhì)磨料等均可能加速穴蝕的破壞過程。氣缸套穴蝕為例，由于氣缸內(nèi)燃燒壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化，缸套在活塞側(cè)向推力的作用下，使缸套產(chǎn)生彈性變形和高頻振動。氣泡在潰滅的瞬時產(chǎn)生極大的沖擊力（幾千甚至一萬個大氣壓）和高溫（數(shù)百度），潰滅的速度可達250m/s。汽車零部件失效模式(1)穴蝕產(chǎn)生的機理是由于沖擊力而造成的表面疲勞破壞，但液體的化275·氫致磨損：含氫的材料在摩擦過程中，由于力學(xué)及化學(xué)作用導(dǎo)致氫的析出。氫擴散到金屬表面的變形層中，使變形層內(nèi)出現(xiàn)大量的裂紋源，裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，使表面材料脫落稱為氫致磨損。氫可能來自材料本身或是環(huán)境介質(zhì)，如潤滑油和水中等。

汽車零部件失效模式(1)5·氫致磨損：含氫的材料在摩擦過程中，由于力學(xué)及化學(xué)作用導(dǎo)致28七、微動磨損及其失效機理

1·定義：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外界變動負(fù)荷影響下，有小振幅的相對振動（一般小于100μm），此時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動磨損。微動以三種方式對構(gòu)件造成破壞；如在微動磨損過程中，兩個表面之間的化學(xué)反應(yīng)起主要作用時，則稱微動腐蝕磨損。如果微動表面或次表面層中產(chǎn)生微裂紋，在反復(fù)應(yīng)力作用下發(fā)展成疲勞裂紋，稱為微動疲勞磨損。汽車零部件失效模式(1)七、微動磨損及其失效機理

1·定義：兩接觸表面間沒有宏觀相對29第三節(jié)汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理

一、定義：零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。是汽車零件常見及危害性最大的一種失效方式。在汽車上，大約有90%以上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效。汽車零部件失效模式(1)第三節(jié)汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理一、定義：零件在交30二、疲勞斷裂失效的分類：根據(jù)零件的特點及破壞時總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。高周疲勞發(fā)生時，應(yīng)力在屈服強度以下，零件的壽命主要由裂紋的形核壽命控制。低周疲勞發(fā)生時的應(yīng)力可高于屈服極限，其壽命受裂紋擴展壽命的影響較大。汽車零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。汽車零部件失效模式(1)二、疲勞斷裂失效的分類：根據(jù)零件的特點及破壞時31三、疲勞斷裂失效機理：

金屬零件疲勞斷裂實質(zhì)上是一個累計損傷過程。大體可劃分為滑移、裂紋成核、微觀裂紋擴展、宏觀裂紋擴展、最終斷裂幾個過程。

汽車零部件失效模式(1)三、疲勞斷裂失效機理：

金屬零件疲勞斷裂實質(zhì)32第四節(jié)汽車零部件腐蝕失效及其機理

零件受周圍介質(zhì)作用而引起的損壞稱為零件的腐蝕。按腐蝕機理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，汽車上約20%的零件因腐蝕而失效。汽車零部件失效模式(1)第四節(jié)汽車零部件腐蝕失效及其機理

零件受周圍33一、化學(xué)腐蝕失效機理：金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的損傷稱為化學(xué)腐蝕。金屬在干燥空氣中的氧化以及金屬在不導(dǎo)電介質(zhì)中的腐蝕等均屬于化學(xué)腐蝕；化學(xué)腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生，通常在金屬表面形成一層腐蝕產(chǎn)物膜，如鐵在干燥的空氣中與氧作用生成Fe3O4;這層膜的性質(zhì)決定化學(xué)腐蝕速度，如果膜是完整的，強度、塑性都很好，膨脹系數(shù)和金屬相近，膜與金屬的粘著力強等，就具有保護金屬、減緩腐蝕的作用。（發(fā)動機活塞環(huán)鍍鉻）

汽車零部件失效模式(1)一、化學(xué)腐蝕失效機理：金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的34二、電化學(xué)腐蝕失效機理：電化學(xué)腐蝕是兩個不同的金屬在一個導(dǎo)電溶液中形成一對電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生腐蝕的作用，使充當(dāng)陽極的金屬被腐蝕。

電化學(xué)腐蝕的基本特點：在金屬不斷遭到腐蝕的同時還有電流產(chǎn)生。如金屬在酸、堿、鹽溶液及潮濕空氣中的腐蝕等。

引起電化學(xué)腐蝕的原因是金屬與電解質(zhì)相接觸，由于離子交換，產(chǎn)生電流形成原電池，由于電流無法利用，使陽極金屬受到腐蝕，稱為腐蝕電池。

異類電極電池；濃差腐蝕電池（濕式缸套下部的橡膠密封處）；局部腐蝕電池（金屬表面有氧化膜或電池時），也稱其為微電池；

汽車零部件失效模式(1)二、電化學(xué)腐蝕失效機理：電化學(xué)腐蝕是兩個不同的金屬在一個導(dǎo)電35

與燃?xì)饨佑|的零件所受的腐蝕為燃?xì)飧g。可分為低溫腐蝕和高溫腐蝕，低溫腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，高溫腐蝕主要為化學(xué)腐蝕。

防止電化學(xué)腐蝕的方法，在汽車上主要用覆蓋層保護。覆蓋層有金屬性的（鍍鉻、鍍錫）和非金屬性的（油漆、塑料）有些零件利用電化學(xué)和化學(xué)方法在表面生成一層致密的保護膜，如發(fā)藍是生成一層氧化膜，磷化是生成一層磷化膜；汽車零部件失效模式(1)

與燃?xì)饨佑|的零件所受的腐蝕為燃?xì)飧g。可分36三、汽車零件的老化：汽車零部件失效模式(1)三、汽車零件的老化：汽車零部件失效模式(1)37第五節(jié)汽車零部件變形失效機理

一、定義：零件在使用過程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為變形。變形是零件失效的一個重要原因，如曲軸、離合器摩擦片、變速器中間軸與主軸。汽車零部件失效模式(1)第五節(jié)汽車零部件變形失效機理一、定義：零件在使用過程中38二、變形失效的分類：。彈性變形失效、塑性變形失效和蠕變失效。汽車零部件失效模式(1)二、變形失效的分類：。彈性變形失效、塑性變形失效和蠕變失效39演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/2汽車零部件失效模式(1)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew40汽車零部件失效模式(1)2022/12/2汽車零部件失效模式(1)汽車零部件失效模式(1)2022/12/1汽車零部件失效模式41第二章汽車零部件的失效模式及其分析難點：1.汽車摩擦學(xué)-混合摩擦；2.粘著磨損；微動磨損；3.腐蝕磨損；4.提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法；5.基礎(chǔ)件的變形；汽車零部件失效模式(1)第二章汽車零部件的失效模式及其分析難點：汽車零部件失效模式(42第二章汽車零部件的失效模式及其分析

汽車零部件失效分析，是研究汽車零部件喪失其功能的原因、特征和規(guī)律；目的在于：分析原因，找出責(zé)任，提出改進和預(yù)防措施，提高汽車可靠性和使用壽命。汽車零部件失效模式(1)第二章汽車零部件的失效模式及其分析汽車零部件失43第一節(jié)汽車零部件失效的概念及分類一、失效的概念；二、失效的基本類型；三、零件失效的基本原因；汽車零部件失效模式(1)第一節(jié)汽車零部件失效的概念及分類一、失效的概念；汽車零部件失44一、失效的概念

汽車零部件失去原設(shè)計所規(guī)定的功能稱為失效。失效不僅是指完全喪失原定功能，而且還包含功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱患、繼續(xù)使用會失去可靠性和安全性的零部件。汽車零部件失效模式(1)一、失效的概念

汽車零部件失去原設(shè)計所規(guī)定的45二、失效的基本形式

按失效模式和失效機理對失效進行分類是研究失效的重要內(nèi)容。

汽車零部件按失效模式分類可分為磨損、疲勞斷裂、變形、腐蝕及老化等五類；

一個零件可能同時存在幾種失效模式或失效機理。汽車零部件失效模式(1)二、失效的基本形式

按失效模式和失效機理對46汽車零件失效分類

失效類型失效模式舉例磨損粘著磨損、磨料磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損汽缸工作表面“拉缸”、曲軸“抱軸”、齒輪表面和滾動軸承表面的麻點、凹坑等疲勞斷裂低應(yīng)力高周疲勞、高應(yīng)力低周疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞曲軸斷裂、齒輪輪齒折斷等腐蝕化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、穴蝕濕式汽缸套外壁麻點、孔穴變形過量彈性變形、過量塑性變形曲軸彎曲、扭曲，基礎(chǔ)件（汽缸體、變速器殼、驅(qū)動橋殼）變形老化龜裂、變硬橡膠輪胎、塑料器件汽車零部件失效模式(1)汽車零件失效分類失效類型失效模式舉例磨損粘著磨47三、零件失效的基本原因⒈工作條件包括零件的受力狀況和工作環(huán)境；⒉設(shè)計制造設(shè)計不合理、選材不當(dāng)、制造工藝不當(dāng)?shù)龋虎呈褂镁S修汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因⒈工作條件汽車零部件失效模式(1)48三、零件失效的基本原因

⒈工作條件基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例工作條件零件的受力狀況曲柄連桿機構(gòu)在承受氣體壓力過程中，各零件承受扭轉(zhuǎn)、壓縮、彎曲載荷及其應(yīng)力作用；齒輪輪齒根部所承受的彎曲載荷及表面承受的接觸載荷等；絕大多數(shù)汽車零件是在動態(tài)應(yīng)力作用下工作的。工作環(huán)境；汽車零件在不同的環(huán)境介質(zhì)和不同的工作溫度作用下，可能引起腐蝕磨損、磨料磨損以及熱應(yīng)力引起的熱變形、熱膨脹、熱疲勞等失效，還可能造成材料的脆化，高分子材料的老化等。汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因

⒈工作條件基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例工49三、零件失效的基本原因

⒉設(shè)計制造；⒊使用維修；基本原因主要內(nèi)容應(yīng)用舉例設(shè)計制造設(shè)計不合理；軸的臺階處直角過渡、過小的圓角半徑、尖銳的棱邊等造成應(yīng)力集中；花鍵、鍵槽、油孔、銷釘孔等處，設(shè)計時沒有考慮到這些形狀對截面的削弱和應(yīng)力集中問題，或位置安排不妥當(dāng)；選材不合理；制造工藝過程中操作不合理；制動蹄片材料熱穩(wěn)定系數(shù)不好；產(chǎn)生裂紋、高殘余內(nèi)應(yīng)力、表面質(zhì)量不良；使用維修使用；維修；汽車超載、潤滑不良，頻繁低溫冷啟動；破壞裝配位置，改變裝配精度；汽車零部件失效模式(1)三、零件失效的基本原因

⒉設(shè)計制造；⒊使用維修；基本原因主要50第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式與失效機理

汽車或機械運動在其運動中都是一個物體與另一物體相接觸、或與其周圍的液體或氣體介質(zhì)相接觸，與此同時在運動過程中，產(chǎn)生阻礙運動的效應(yīng)，這就是摩擦。由于摩擦，系統(tǒng)的運動面和動力面性質(zhì)受到影響和干擾，使系統(tǒng)的一部分能量以熱量形式發(fā)散和以噪音形式消失。同時，摩擦效應(yīng)還伴隨著表面材料的逐漸消耗，這就是磨損。磨損是摩擦效應(yīng)的一種表現(xiàn)和結(jié)果。“磨損是構(gòu)件由于其表面相對運動而在承載表面上不斷出現(xiàn)材料損失的過程?！?/p>

據(jù)統(tǒng)計有75%的汽車零件由于磨損而報廢。因此磨損是引起汽車零件失效的主要原因之一。汽車零部件失效模式(1)第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式與失效機理汽車或機械51一、摩擦學(xué)基礎(chǔ)理論⒈摩擦理論；⒉摩擦分類；汽車零部件失效模式(1)一、摩擦學(xué)基礎(chǔ)理論⒈摩擦理論；汽車零部件失效模式(1)52⒈幾種主要的摩擦理論名稱主要內(nèi)容⒈機械理論當(dāng)兩固體表面接觸時，由于表面凹凸不平，相互嚙合，產(chǎn)生了阻礙兩固體接觸表面相對運動的作用。（只適用于固體的粗糙表面）⒉分子吸附理論摩擦力產(chǎn)生得主要原因在于兩摩擦表面分子之間的相互吸引力。⒊粘著理論摩擦力主要取決于剪斷金屬粘著和冷焊點所需的剪切力。⒋分子－機械理論發(fā)生在接觸點處分子吸引和機械嚙合所構(gòu)成的合成阻力就是所謂的摩擦力。在載荷作用下的接觸表面的相互作用可分為機械作用（取決于表面變形）和分子作用（取決于原子相互吸引），在摩擦過程中所占比例與材料的表面粗糙度、載荷大小、材料種類等因素有關(guān)。汽車零部件失效模式(1)⒈幾種主要的摩擦理論名稱主要內(nèi)容⒈機械理論當(dāng)兩固體表面接觸時53⒉摩擦分類分類方式內(nèi)容舉例按摩擦副的相對運動形式滑動摩擦活塞與活塞環(huán)在氣缸孔的往復(fù)運動滾動摩擦滾動軸承滾柱、滾珠與內(nèi)、外圈滾道表面間的摩擦復(fù)合摩擦凸輪軸凸輪與氣門挺桿表面間、齒輪傳動機構(gòu)輪齒表面所發(fā)生的摩擦按摩擦副表面的潤滑狀況固體摩擦汽車離合器、制動器流體摩擦桶面活塞環(huán)與氣缸壁、軸頸與軸瓦邊界摩擦發(fā)動機活塞環(huán)與缸套上部、配汽機構(gòu)凸輪與挺桿、齒輪傳動副的齒面汽車零部件失效模式(1)⒉摩擦分類分類方式內(nèi)容舉例按摩擦副的相對運動形式滑動摩擦活塞54二、磨損的分類

磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作與潤滑條件、加工表面形貌、材料的組織結(jié)構(gòu)與性能以及環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用等一系列因素有關(guān)；

按表面破壞機理和特征，磨損可分為磨料磨損、粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等；前兩種是磨損的基本類型，后兩種磨損形式只在某些特定條件下才會發(fā)生。汽車零部件失效模式(1)二、磨損的分類

磨損與零件所受的應(yīng)力狀態(tài)、工作與潤滑55三、磨料磨損及其失效機理磨料的來源；粒度為20μm～30μm的塵埃將引起曲軸軸頸、氣缸表面的嚴(yán)重磨損，而1μm以下的塵埃同樣會使凸輪挺桿副磨損加劇；汽車零部件失效模式(1)三、磨料磨損及其失效機理磨料的來源；粒度為20μ56磨料磨損的失效機理（假說）汽車零部件失效模式(1)磨料磨損的失效機理（假說）汽車零部件失效模式(1)57

總之，磨料磨損機理是屬于磨料的機械作用，這種機械作用在很大程度上與磨料的性質(zhì)、形狀及尺寸大小、固定的程度及載荷作用下磨料與被磨表面的機械性能有關(guān)。

汽車零部件失效模式(1)

總之，磨料磨損機理是屬于磨58四、粘著磨損及其失效機理

定義：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗的現(xiàn)象稱為粘著磨損。是缺油或油膜破壞后發(fā)生干摩擦的結(jié)果；是指一個零件表面上的金屬轉(zhuǎn)移到另一個零件表面上，而產(chǎn)生的磨損。氣缸套與活塞、活塞環(huán)，曲軸軸頸與軸承、凸輪與挺桿、差速器十字軸和齒輪等；汽車零部件失效模式(1)四、粘著磨損及其失效機理

定義：摩擦副相對運動時，由于固相焊59防止粘著磨損應(yīng)遵循的原則

引起粘著磨損的根本原因是摩擦區(qū)形成的熱一是設(shè)法減小摩擦區(qū)的形成熱，使摩擦區(qū)的溫度低于金屬熱穩(wěn)定性的臨界溫度和潤滑油熱穩(wěn)定性的臨界溫度。改善摩擦區(qū)結(jié)構(gòu)；改變摩擦區(qū)的形狀尺寸；配合副的配合間隙，采用合適的潤滑劑及表面膜。二是設(shè)法提高金屬熱穩(wěn)定性和潤滑油的熱穩(wěn)定性。

在材料選擇上應(yīng)選用熱穩(wěn)定性高的合金鋼并進行正確的熱處理，或采用熱穩(wěn)定性高的硬質(zhì)合金堆焊。汽車零部件失效模式(1)防止粘著磨損應(yīng)遵循的原則

引起粘著磨損的根本原因是摩擦區(qū)形60粘著磨損影響因素

⒉工作條件的影響⑴載荷的影響；加載不要超過材料硬度值的1/3，減小載荷，并盡量提高材料的硬度；汽車零部件失效模式(1)粘著磨損影響因素

⒉工作條件的影響⑴載荷的影響；汽車零部件61五、表面疲勞磨損及其失效機理

⒈定義：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。

表面疲勞磨損一般多出現(xiàn)在相對滾動或帶有滑動的滾動摩擦條件下；如齒輪副的輪齒表面、滾動軸承的滾珠和滾道以及凸輪副等；滑動摩擦?xí)r，也會出現(xiàn)疲勞破壞，如巴氏合金軸承表面材料的疲勞剝落。

汽車零部件失效模式(1)五、表面疲勞磨損及其失效機理

⒈定義：兩接觸表面62

⒉失效原理：表面疲勞磨損是疲勞和摩擦共同作用的結(jié)果，其失效過程可分為兩個階段：⑴疲勞核心裂紋的形成；⑵疲勞裂紋的發(fā)展直至材料微粒的脫落。

對表面疲勞磨損初始裂紋的形成，有下述幾種理論：

最大剪應(yīng)力理論－裂紋起源于次表層；油楔理論－裂紋起源于摩擦表面；（滾動帶滑動的接觸）裂紋起源于硬化層與芯部過度區(qū)；汽車零部件失效模式(1)

⒉失效原理：表面疲勞磨損是疲勞和摩63六、腐蝕磨損及其失效機理

1·定義：零件表面在摩擦過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象成為腐蝕磨損。腐蝕磨損是腐蝕和摩擦共同作用的結(jié)果。其表現(xiàn)的狀態(tài)與介質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)作用在摩擦表面上的狀態(tài)以及摩擦材料的性能有關(guān)。腐蝕磨損通常分為：氧化磨損、特殊介質(zhì)的腐蝕磨損、穴蝕及氫致磨損。汽車零部件失效模式(1)六、腐蝕磨損及其失效機理1·定義：零件表面在摩擦過程中，表64⒉氧化磨損：

氧化磨損是最常見的一種磨損形式，曲軸軸頸、氣缸、活塞銷、齒輪嚙合表面、滾珠或滾柱軸承等零件都會產(chǎn)生氧化磨損。與其它磨損類型相比，氧化磨損具有最小的磨損速度，有時氧化膜還能起到保護作用；

影響因素：影響氧化磨損的因素有滑動速度、接觸載荷、氧化膜的硬度、介質(zhì)中的含氧量、潤滑條件以及材料性能等。

汽車零部件失效模式(1)⒉氧化磨損：

氧化磨損是最常見的一種磨損形式，曲軸軸654·氣蝕（穴蝕或空蝕）

定義：穴蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對運動時，零件表面出現(xiàn)的一種損傷現(xiàn)象。柴油機濕式缸套的外壁與冷卻液接觸的表面、滑動軸承在最小油膜間隙之后的油膜擴散部分（由于負(fù)壓的存在），都可能產(chǎn)生穴蝕；汽車零部件失效模式(1)4·氣蝕（穴蝕或空蝕）定義：穴蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對66穴蝕產(chǎn)生的機理

是由于沖擊力而造成的表面疲勞破壞，但液體的化學(xué)和電化學(xué)作用、液體中含有雜質(zhì)磨料等均可能加速穴蝕的破壞過程。氣缸套穴蝕為例，由于氣缸內(nèi)燃燒壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化，缸套在活塞側(cè)向推力的作用下，使缸套產(chǎn)生彈性變形和高頻振動。氣泡在潰滅的瞬時產(chǎn)生極大的沖擊力（幾千甚至一萬個大氣壓）和高溫（數(shù)百度），潰滅的速度可達250m/s。汽車零部件失效模式(1)穴蝕產(chǎn)生的機理是由于沖擊力而造成的表面疲勞破壞，但液體的化675·氫致磨損：含氫的材料在摩擦過程中，由于力學(xué)及化學(xué)作用導(dǎo)致氫的析出。氫擴散到金屬表面的變形層中，使變形層內(nèi)出現(xiàn)大量的裂紋源，裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，使表面材料脫落稱為氫致磨損。氫可能來自材料本身或是環(huán)境介質(zhì)，如潤滑油和水中等。

汽車零部件失效模式(1)5·氫致磨損：含氫的材料在摩擦過程中，由于力學(xué)及化學(xué)作用導(dǎo)致68七、微動磨損及其失效機理

1·定義：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外界變動負(fù)荷影響下，有小振幅的相對振動（一般小于100μm），此時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動磨損。微動以三種方式對構(gòu)件造成破壞；如在微動磨損過程中，兩個表面之間的化學(xué)反應(yīng)起主要作用時，則稱微動腐蝕磨損。如果微動表面或次表面層中產(chǎn)生微裂紋，在反復(fù)應(yīng)力作用下發(fā)展成疲勞裂紋，稱為微動疲勞磨損。汽車零部件失效模式(1)七、微動磨損及其失效機理

1·定義：兩接觸表面間沒有宏觀相對69第三節(jié)汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理

一、定義：零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。是汽車零件常見及危害性最大的一種失效方式。在汽車上，大約有90%以上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效。汽車零部件失效模式(1)第三節(jié)汽車零部件疲勞斷裂失效及其機理一、定義：零件在交70二、疲勞斷裂失效的分類：根據(jù)零件的特點及破壞時總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。高周疲勞發(fā)生時，應(yīng)力在屈服強度以下，零件的壽命主要由裂紋的形核壽命控制。低周疲勞發(fā)生時的應(yīng)力可高于屈服極限，其壽命受裂紋擴展壽命的影響較大。汽車零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。汽車零部件失效模式(1)二、疲勞斷