汽車文化相關(guān)

汽車文化相關(guān)第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)汽車失效規(guī)律一、汽車技術(shù)狀況的變化

1．汽車技術(shù)狀況的分類表征汽車技術(shù)狀況的參數(shù)分為兩大類，一類是結(jié)構(gòu)參數(shù)，另一類是技術(shù)狀況參數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)是表征汽車結(jié)構(gòu)的各種特性的物理量，如幾何尺寸、聲學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)的參數(shù)等。技術(shù)狀況參數(shù)是評(píng)價(jià)汽車使用性能的物理量和化學(xué)量，如發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、扭矩、油耗、聲響、排放限值和踏板自由行程等。第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

（1）汽車完好技術(shù)狀況。指汽車完全符合技術(shù)文件規(guī)定要求的狀況，即技術(shù)狀況的各種參數(shù)值。（2）汽車不良技術(shù)狀況。汽車不符合技術(shù)文件規(guī)定的任一要求的狀況，稱為汽車不良技術(shù)狀況。2．汽車的工作能力與汽車故障汽車按技術(shù)文件規(guī)定的使用性能指標(biāo)，執(zhí)行規(guī)定功能的能力，稱為汽車的工作能力，或稱為汽車的工作能力狀況。3．汽車技術(shù)狀況變化的外觀癥狀

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（1）汽車動(dòng)力性變差。如接近大修里程的汽車的加速時(shí)間將增加25~35％，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和有效扭矩低于原設(shè)計(jì)規(guī)定的75％。（2）汽車燃料消耗量和潤滑油耗量顯著增加。（3）汽車制動(dòng)性能變差。（4）汽車操縱穩(wěn)定性能變差。（5）汽車排放和噪聲超限。（6）汽車在行駛中出現(xiàn)異響和異常振動(dòng)，存在著引起交通事故或機(jī)械事故的隱患。（7）汽車的可靠性變差，使汽車因故障停駛的時(shí)間增加。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

二、汽車失效規(guī)律1．汽車技術(shù)狀況變化的類型可分為兩大類：一類是變化過程具有確定的形式，即逐進(jìn)性；一類是變化過程沒有確定的形式，即突發(fā)性。（1）漸進(jìn)性：其變化過程特點(diǎn)是初始狀況隨行程依次平穩(wěn)而單調(diào)地轉(zhuǎn)變到極限狀況見圖2-1（2）突發(fā)性：機(jī)件進(jìn)入故障狀況的形成是一個(gè)隨機(jī)變量，而且與故障的狀況無關(guān)，見圖2-2

三、汽車失效的主要原因1．汽車零件的耗損2．使用條件對(duì)汽車技術(shù)狀況的影響第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

（1）道路條件的影響。道路狀況和斷面形狀等決定了汽車及總成的工況（載荷和速度域、傳遞的扭矩、曲軸轉(zhuǎn)速、換檔次數(shù)，以及道路不平所引起的動(dòng)載荷）從而決定汽車零部件和機(jī)構(gòu)的磨損況，影響汽車的工作能力。（2）運(yùn)行條件的影響。主要指交通流量對(duì)汽車運(yùn)行工況的影響，如載貨汽車在城市街道上速度較郊區(qū)要降低50％以上，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速反而升高35％左右；換檔次數(shù)增加2～2．5倍。顯然，這種工況必然加速汽車技術(shù)狀況的惡化進(jìn)程。（3）運(yùn)輸條件的影響。城市公共汽車經(jīng)常處于頻繁起步、加速、減速、制動(dòng)和停車為主的典型的非穩(wěn)定工況下工作、如曲軸轉(zhuǎn)速和潤滑系油壓不能與載荷協(xié)調(diào)一致地變化，惡化了配合副的潤滑條件使零件的磨損較穩(wěn)定工況大大加劇。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

（4）氣候條件的影響1）環(huán)境溫度的影響。圖2-3表明有一個(gè)故障率最低的環(huán)境氣象溫度。圖2-4也表明有一個(gè)氣缸磨損最小的冷卻液溫度。2）環(huán)境濕度和風(fēng)速的影響。環(huán)境的濕度大，極易惡化汽車的運(yùn)行條件，加速零件的腐蝕。濕度低、氣候干操、道路灰塵多，也會(huì)惡化汽車零件的工作環(huán)境，磨損增加。汽車靜止不動(dòng)，風(fēng)速為10～12m/s時(shí)，汽車主要總成的潤滑抽、專用液的冷卻速度較無風(fēng)時(shí)加快1.5～2倍。（5）維修水平的影響。我國的大修發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性普遍較差，在其主要影響因素中，維修水平低、維修設(shè)備落后和維修質(zhì)量差約占40％。

第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)汽車零部件失效分析一、汽車失效類型按失效模式分類，汽車失效可分為磨損、變形、腐蝕及老化等五類。（１）磨損包括磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損，如氣缸工作表面“拉缸”，曲軸“抱軸”，齒輪表面和滾動(dòng)軸承表面的麻點(diǎn)、凹坑等。（２）疲勞斷裂包括高應(yīng)變低周期疲勞、低應(yīng)力高周期疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞等，如曲軸斷裂、齒輪輪齒折斷等。（３）腐蝕包括化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、穴蝕、如氣缸套外壁麻點(diǎn)、孔穴等。

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（４）變形包括彈性變形、塑性變形，如曲軸的彎曲、扭曲，基礎(chǔ)件（氣缸體、變速器殼體、驅(qū)動(dòng)橋殼）變形等。（５）老化包括龜裂、變硬、如橡膠輪胎、塑料器件的老化等。

二、汽車零件磨損1．汽車零件的摩擦（1）概念：兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其接觸表面間產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力的現(xiàn)象稱為摩擦，該阻力稱為摩擦力。（2）種類：按零件表面潤滑狀態(tài)的不同，摩擦可分：

干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦四類。1）干摩擦：摩擦表面間無任何潤滑介質(zhì)隔開時(shí)的摩擦稱為干摩擦。2）液體摩擦：兩摩擦表面被潤滑油完全隔開時(shí)的摩擦稱為液體摩擦。

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3）邊界摩擦：兩摩擦表面被一層極薄潤滑油膜隔開時(shí)的摩擦稱為邊界摩擦。4）混合摩擦：兩摩擦表面間干摩擦、液體摩擦和邊界摩擦混合存在時(shí)的摩擦稱為混合摩擦。2．汽車零件的磨損（1）概念：零件摩擦表面的金屬在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為零件的磨損。磨損的發(fā)生將造成零件形狀尺寸及表面性質(zhì)的變化，使零件的工作性能逐漸降低，但磨損有時(shí)也是有益的，如：磨合（2）分類：依摩擦原理的不同，磨損可分為：磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。

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1）磨料磨損：摩擦表面間存在硬質(zhì)顆粒引起的磨損，稱為磨料磨損。這種硬質(zhì)顆粒稱為磨料，它主要來自空氣中的塵土，潤滑油中的雜質(zhì)及運(yùn)動(dòng)過程中從零件表面脫落下來的金屬顆粒。磨料磨損的形式：①疲勞剝落或塑性擠壓：磨料夾在兩摩擦表面之間，將對(duì)金屬表面產(chǎn)生集中的高應(yīng)力，使零件表面產(chǎn)生疲勞和剝落（如磨料進(jìn)入齒面間，常會(huì)發(fā)生疲勞和剝落），對(duì)于塑性材料，將使表面產(chǎn)生塑性擠壓現(xiàn)象（如磨料進(jìn)入軸承間易發(fā)生塑性擠壓）。②擦痕：混合在氣體和液體中的磨料，隨流體以一定的速度沖刷零件的工作表面，并產(chǎn)生擦痕（如柴機(jī)噴油嘴的針閥偶件）。第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

磨料摩擦的影響因素：①磨料在摩擦表面間所經(jīng)歷的距離。②磨料與金屬表面間的相互作用力。③零件硬度。④磨料硬度。⑤磨料顆粒的大小。減輕磨料磨損的措施：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的磨料磨損主要是空氣中的磨料造成的，空氣中的磨料主要是塵土和沙粒，因此要有濾清效果好的空氣濾清器；燃油濾清器，對(duì)于柴油的濾清作用要求更嚴(yán)；潤滑油濾清，經(jīng)常清洗機(jī)油濾清器。增加零件的抗磨性能，提高零件表面的硬度，使表面硬度盡可能高于磨料的硬度，以提高零件的耐磨性。第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

2）粘著磨損：當(dāng)金屬表面的油膜被破壞，摩擦表面間直接接觸而發(fā)生粘著作用，使一個(gè)零件表面的金屬轉(zhuǎn)移到另一個(gè)零件表面引起的磨損稱為粘著磨損，它主要是由于金屬表面負(fù)荷大，溫度高而引起的。粘著磨損的作用機(jī)理：由于零件間的微觀不平→實(shí)際接觸面積小→接觸處承受很大的靜壓力即凸起點(diǎn)的切向沖擊力→接觸點(diǎn)的油膜、氧化膜被破壞，純金屬直接接觸→產(chǎn)生一定的彈性變形和塑性變形→零件間吸引力增強(qiáng)。同時(shí)，摩擦所產(chǎn)生的局部高溫也將導(dǎo)致接觸點(diǎn)處發(fā)生組織變化、軟化甚至熔化，引起粘附及熔合，在隨后的運(yùn)動(dòng)中，粘結(jié)點(diǎn)又將被從其薄弱部位撕開，使強(qiáng)度較小的零件表面被撕去部分金屬，并粘附到強(qiáng)度較大零件表面上，從而造成了零件的粘著磨損。第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

粘著磨損的影響因素：①材料特性的影響。脆性材料比塑性材料的抗粘性能好。②零件表面粗糙度的影響。光滑程度越高，磨損量越小。③潤滑油的影響。要保證足夠的潤滑油，并保證潤滑油的粘度和工作溫度，使配合零件表面不發(fā)生干摩擦，零件表面的氧化膜不易被破壞。④運(yùn)動(dòng)速度和單位面積上壓力的影響。零件的運(yùn)動(dòng)速度越高，摩擦熱產(chǎn)生越多，負(fù)荷越大，摩擦力越大，越易產(chǎn)生粘著磨損。第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

3）疲勞磨損：

在交變載荷作用下，零件表層產(chǎn)生疲勞剝落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損，它主要發(fā)生在純滾動(dòng)及滾動(dòng)與滑動(dòng)并存的摩擦狀態(tài)下，如齒輪齒面。分類：非擴(kuò)展性和擴(kuò)展性疲勞磨損①非擴(kuò)展性疲勞磨損

由于周期性的接觸壓應(yīng)力作用，摩擦表面上出現(xiàn)小麻點(diǎn)，但隨著接觸面積的擴(kuò)大，單位接觸面積降低小麻點(diǎn)停止擴(kuò)大。②擴(kuò)展性疲勞磨損當(dāng)材料塑性較差時(shí)，在接觸表面作用有較大的壓應(yīng)力，使表面產(chǎn)生小裂紋，并擴(kuò)展而使金屬脫落，形成小麻點(diǎn)和擴(kuò)展成凹坑。使零件不能繼續(xù)工作。第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

疲勞磨損機(jī)理：由于交變載荷的反復(fù)作用，使零件表層因?yàn)榉磸?fù)的彈性及塑性變形而疲勞，導(dǎo)致表層的薄弱部位首先產(chǎn)生微裂紋，同時(shí)當(dāng)潤滑油浸入裂紋內(nèi)部時(shí)，若零件的滾動(dòng)方向與裂紋的方向一致，當(dāng)滾動(dòng)體封閉裂紋口時(shí)，堵在裂紋里的潤滑油在滾動(dòng)擠壓力的作用下，對(duì)裂紋有劈開的作用，使裂紋的擴(kuò)展速度加快，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度后，便從零件表層剝落下來，在零件表面上形成點(diǎn)狀或片狀凹坑，成為疲勞磨損。第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

4）腐蝕磨損：零件摩擦表面由于外部介質(zhì)的作用，產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)的反應(yīng)而引起的磨損稱為腐蝕磨損。類型：化學(xué)腐蝕磨損，電化學(xué)腐蝕磨損，微動(dòng)磨損，穴蝕①化學(xué)腐蝕磨損：由于金屬直接與外部介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損稱為化學(xué)腐蝕磨損。②電化學(xué)腐蝕磨損：由于金屬在外部介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損稱為電化學(xué)腐蝕磨損。③微動(dòng)磨損：零件的過盈配合表面部位在交變載荷或震動(dòng)的作用下所產(chǎn)生的磨損稱為微動(dòng)磨損。④穴蝕：與液體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的固體表面，因氣泡破裂產(chǎn)生的局部高溫及沖擊高壓所引起的疲勞剝落現(xiàn)象稱為穴蝕。

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3、影響汽車零件磨損的因素及磨損規(guī)律（1）影響汽車磨損的因素：磨損通常是由多種磨損形式共同作用造成的，其磨損強(qiáng)度與零件的材料性質(zhì)、加工質(zhì)量及工作條件等因素有關(guān)。1）材料性質(zhì)的影響不同材料由于其成分、組織、結(jié)構(gòu)不同，抵抗磨損的能力也不同，如碳鋼件的耐磨性隨硬度的提高而提高、鑄鐵件耐磨性則取決于含碳量，如若在鋼鐵中加入一定的合金元素及進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，均可提高零件的耐磨性?/p>

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2）加工質(zhì)量的影響零件的加工質(zhì)量主要指其表面粗糙度及幾何形狀誤差。幾何形狀誤差過大，將造成零件工作中受力不均，或產(chǎn)生附加載荷，使磨損加劇。表面粗糙度過大，會(huì)破壞油膜的連續(xù)性，造成零件表面的凸起點(diǎn)的相互咬合，同時(shí)腐蝕物質(zhì)更易沉積于零件表面，使腐蝕磨損加劇。

3）工作條件的影響工作條件是指零件工作時(shí)的潤滑條件、滑動(dòng)速度、單位壓力及工作溫度等。（2）汽車零件磨損規(guī)律零件的磨損是不可避免的，工作條件不同，引起零件磨損的原因也就不同，但各種零件的磨損卻都具有一定的共同規(guī)律，這種規(guī)律稱為零件磨損特性，遵循該磨損規(guī)律的曲線稱為磨損特性曲線，從圖2-5中可以看出，零件磨損可分為三個(gè)階段：

第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一1）第一階段：磨合期（oa段），由于新零件及修復(fù)件表面較為粗糙，工作時(shí)零件表面的凸起點(diǎn)會(huì)劃破油膜，在零件表面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的刻劃、粘接等作用，同時(shí)從零件表面上脫落下來的金屬及氧化物顆粒會(huì)引起嚴(yán)重的磨料磨損。所以該階段的磨損速度較快，隨著磨合時(shí)間的增長，零件表面質(zhì)量不斷提高，磨損速度相應(yīng)降低。2）第二階段：正常工作期（ab段），經(jīng)過磨合期的磨合，零件的表面粗糙度降低，適油性及強(qiáng)度增強(qiáng)，所以在正常工作期零件的磨損變得非常緩慢。3）第三階段：極限磨合期（曲線b點(diǎn)以后），磨損的不斷積累，造成的極限磨損期零件的配合間隙過大，油壓降低，正常的潤滑條件被破壞，零件之間的相互沖擊也隨著增加，零件的磨損急劇上升，此時(shí)如不及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或修理，會(huì)造成事故性損壞。第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一

三、汽車零件腐蝕1．化學(xué)腐蝕失效機(jī)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。2．電化學(xué)腐蝕失效機(jī)理電化學(xué)腐蝕是兩個(gè)不同的金屬在一個(gè)導(dǎo)電溶液中形成一對(duì)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。圖2-6為鋼在電解液膜下的電化學(xué)腐蝕過程3．汽車零件的老化橡膠、塑料制品和電子元件等汽車用零件，隨著時(shí)間的增長，原有的性能會(huì)逐漸衰退，為老化現(xiàn)象。

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四、汽車零件的疲勞零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。1．疲勞斷裂失效的分類根據(jù)零件的特點(diǎn)及破壞時(shí)總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、疲勞失效可按圖2-7所示分類。2．疲勞斷裂失效機(jī)理金屬零件疲勞斷裂實(shí)質(zhì)上是一個(gè)累積損傷過程。大體上可劃分為滑移、裂紋成核、微裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展、最終斷裂幾個(gè)過程。（1）疲勞裂紋的萌生見圖2-8（2）疲勞裂紋的擴(kuò)展

見圖2-9

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3．疲勞斷口宏觀形貌特征如圖2-10所示（1）疲勞源區(qū)

（2）疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)（3）瞬時(shí)斷裂區(qū)4．提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法（1）延緩疲勞裂紋萌生時(shí)間。（2）降低疲勞裂紋擴(kuò)展的速率。

1）止裂孔法2）擴(kuò)孔清除法3）刮磨修理法（3）提高疲勞裂紋門檻值△k長度

載荷的類型、應(yīng)力集中和名義應(yīng)力的大小對(duì)疲勞斷口宏觀形態(tài)的影響見表2-1第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一五、汽車零件變形

零件在使用過程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為零件的變形。零件變形