第二章汽车零部件失效理论

1、主讲：雷朱坦主讲：雷朱汽车维修工程汽车维修工程 Automotive Maintenance and Repair Engineering2.2 2.2 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析2.12.1 汽车零部件失效规律汽车零部件失效规律第第2章章 汽车零部件失效理论汽车零部件失效理论 学习要求学习要求: :了解失效类型和原因，熟悉磨损失效的了解失效类型和原因，熟悉磨损失效的形式和机理，掌握汽车零件磨损的因素及磨损规形式和机理，掌握汽车零件磨损的因素及磨损规律，了解疲劳断裂失效和腐蚀失效，熟悉变形失律，了解疲劳断裂失效和腐蚀失效，熟悉变形失效形式和机理，掌握失效的分

2、析的方法。效形式和机理，掌握失效的分析的方法。321 汽车失效规律汽车失效规律汽车失效汽车失效：产品在规定的条件下，时间内，不能完成规定：产品在规定的条件下，时间内，不能完成规定 功能的现象（也可称为故障）功能的现象（也可称为故障）汽车是由近两万个零部件组成执行多种规定功能的总汽车是由近两万个零部件组成执行多种规定功能的总成、机构、部件。按一定工艺程序和技术要求装配成的整成、机构、部件。按一定工艺程序和技术要求装配成的整体。研究零部件的失效，汽车故障的机理，能有效防止和体。研究零部件的失效，汽车故障的机理，能有效防止和避免事故，危害的发生。避免事故，危害的发生。事故的危害影响事故的危害影响：用

3、户：用户：影响使用，造成人车的事故，维修费加大，影响使用，造成人车的事故，维修费加大，社会：社会：造成不良的社会影响，资源的浪费，社会公害加剧。造成不良的社会影响，资源的浪费，社会公害加剧。厂家：厂家：经济损失，无形的损失更多经济损失，无形的损失更多品质、品质、口碑口碑失效一般用于不可修复产品，故障则用于可修复产品失效一般用于不可修复产品，故障则用于可修复产品421 汽车失效规律汽车失效规律一、汽车技术状况的变化一、汽车技术状况的变化 汽车技术状况：汽车技术状况：汽车外观和性能参数值的总和汽车外观和性能参数值的总和1.汽车技术状况的分类汽车技术状况的分类结构参数：几何尺寸、声学、电子、热学参数

4、结构参数：几何尺寸、声学、电子、热学参数技术状况参数：功率（转矩）、油耗、排放值、技术参数技术状况参数：功率（转矩）、油耗、排放值、技术参数1）汽车完好技术状况：）汽车完好技术状况：指汽车完全符合技术文指汽车完全符合技术文件规定的状况件规定的状况2）汽车不良技术状况：）汽车不良技术状况：指汽车不符合技术文件规指汽车不符合技术文件规定的任一要求的状况定的任一要求的状况521 汽车失效规律汽车失效规律一、汽车技术状况的变化一、汽车技术状况的变化 1.汽车技术状况的分类汽车技术状况的分类2.汽车工作能力与汽车故障汽车工作能力与汽车故障汽车的工作能力（或称为汽车工作能力状况）：汽车的工作能力（或称为汽

5、车工作能力状况）：指执行规定功能的能力。指执行规定功能的能力。汽车故障：汽车故障：指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。 只要汽车工作能力遭到只要汽车工作能力遭到破坏，汽车就处于故障状况。破坏，汽车就处于故障状况。621 汽车失效规律汽车失效规律一、汽车技术状况的变化一、汽车技术状况的变化 3.汽车技术状况变化的外观症状汽车技术状况变化的外观症状 汽车技术状况变差的外观症状：汽车技术状况变差的外观症状：1）汽车动力性变差）汽车动力性变差2）汽车燃油和润滑油消耗量显著增加）汽车燃油和润滑油消耗量显著增加3）汽车制动性能变差）汽车制动性能变差4）汽车操纵稳定性变差

6、）汽车操纵稳定性变差5）汽车排放和噪声超限）汽车排放和噪声超限6）汽车在行驶中出现异响和振动）汽车在行驶中出现异响和振动7）汽车的可靠性变差，使汽车停驶时间增加）汽车的可靠性变差，使汽车停驶时间增加721 汽车失效规律汽车失效规律二、汽车零部件失效规律二、汽车零部件失效规律 1.失效的原因失效的原因a.零件间相互作用的结果零件间相互作用的结果b.使用和保管的环境条件的影响使用和保管的环境条件的影响c.零件隐伤和过载等偶然因素的作用零件隐伤和过载等偶然因素的作用 2.汽车技术状况变化的规律汽车技术状况变化的规律 1） 渐进型渐进型 故障原则上可通过及时维故障原则上可通过及时维修防止汽车发生故障修

7、防止汽车发生故障,同时可同时可通过这一规律来预测故障的发通过这一规律来预测故障的发生和对汽车进行不解体的检测生和对汽车进行不解体的检测.821 汽车失效规律汽车失效规律二、汽车失效规律二、汽车失效规律 1.失效的原因失效的原因 2.汽车技术状况变化的规律汽车技术状况变化的规律 1） 渐进型渐进型 2） 突发型突发型921 汽车失效规律汽车失效规律二、汽车失效规律二、汽车失效规律 1.失效的原因失效的原因 2.汽车技术状况变化的规律汽车技术状况变化的规律 2）突发型）突发型1021 汽车失效规律汽车失效规律 1121 汽车失效规律汽车失效规律 21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车

8、失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律2721 汽车失效规律汽车失效规律二、汽车失效规律二、汽车失效规律 2）突发型）突发型 突发性故障是车辆系统运行过程中的共性问题，对它的突发性故障是车辆系统运行过程中的共性问题，对它的检测和诊断，就是对

9、所谓非线性时变系统状态的检测和诊断检测和诊断，就是对所谓非线性时变系统状态的检测和诊断问题问题,目前，在汽车故障诊断中，缺乏相应的机理性研究成果。目前，在汽车故障诊断中，缺乏相应的机理性研究成果。 可靠性理论接纳产品发生偶然故障的随机性；但被认为可靠性理论接纳产品发生偶然故障的随机性；但被认为只是具备工程上的统计意义，即所谓，不能够发现作用机理只是具备工程上的统计意义，即所谓，不能够发现作用机理前提下的统计近似。前提下的统计近似。 失效性原理认为产品只有发生故障和不发生故障两种可失效性原理认为产品只有发生故障和不发生故障两种可能，没有既发生故障，又不发生故障的情况，即所谓的偶然能，没有既发生故

10、障，又不发生故障的情况，即所谓的偶然故障。这是确定性理论的典型特征，有或无，没有中间态。故障。这是确定性理论的典型特征，有或无，没有中间态。 2821 汽车失效规律汽车失效规律失效的分类及定义失效的分类及定义分类原则分类原则 故障名称故障名称定定 义义按失效按失效原因原因误用失效误用失效 不按规定的条件使用产品而引起的失效不按规定的条件使用产品而引起的失效本质失效本质失效 按规定的条件使用产品，由产品固有的弱点引起的失效按规定的条件使用产品，由产品固有的弱点引起的失效独立失效独立失效 不是由其他产品失效引起的失效不是由其他产品失效引起的失效从属失效从属失效 由其他产品失效引起的失效由其他产品失

11、效引起的失效按失效按失效程度程度完全失效完全失效 产品的性能超过某种界限，以致完全丧失规定功能的失产品的性能超过某种界限，以致完全丧失规定功能的失效效部分失效部分失效 产品的性能超过某种界限，但没有完全丧失规定功能的产品的性能超过某种界限，但没有完全丧失规定功能的失效失效按失效可按失效可否预测否预测突然失效突然失效 通过事前检测或监控不能预测到的失效通过事前检测或监控不能预测到的失效渐变失效渐变失效 通过事前检测或监控可以检测到的失效通过事前检测或监控可以检测到的失效2921 汽车失效规律汽车失效规律按失效按失效发生速发生速度度突变失效突变失效部分发生完全失效部分发生完全失效退化失效退化失效渐

12、变而部分发生失效渐变而部分发生失效间歇失效间歇失效产品失效后，不经修复而在限定的时间里，能自行恢复功能的失效产品失效后，不经修复而在限定的时间里，能自行恢复功能的失效按失效按失效危害程危害程度度致命失效致命失效可能导致人或物的重大损失的失效可能导致人或物的重大损失的失效 严重失效严重失效可能导致复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效可能导致复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效轻度失效轻度失效不致引起复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效不致引起复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效按失效按失效特征值特征值相关失效相关失效在解释使用结果或计算可靠性特征量

13、的数值时，必须计入的失效在解释使用结果或计算可靠性特征量的数值时，必须计入的失效无关失效无关失效在解释使用结果或计算可靠性特征量的数值时，不应计入的失效在解释使用结果或计算可靠性特征量的数值时，不应计入的失效按产品按产品工作期工作期早期失效早期失效因设计、制造、材料等方面的缺陷，使产品在工作初期发生的失效因设计、制造、材料等方面的缺陷，使产品在工作初期发生的失效偶然失效偶然失效产品在使用中，由偶然因素发生的失效产品在使用中，由偶然因素发生的失效耗损失效耗损失效由于老化、磨损、耗损、疲劳等原因，使产品发生的失效由于老化、磨损、耗损、疲劳等原因，使产品发生的失效3021 汽车失效规律汽车失效规律汽

14、车常见失效模式及分类（汽车常见失效模式及分类（1）分类模式分类模式表现形式表现形式诱发因素诱发因素损坏型失损坏型失效模式效模式裂痕、裂纹、破裂、断裂、开裂、破碎、弯坏、裂痕、裂纹、破裂、断裂、开裂、破碎、弯坏、扭坏、变形过大、塑性变形、卡死、烤蚀、点扭坏、变形过大、塑性变形、卡死、烤蚀、点蚀、烧蚀、击穿、儒变、剥落、短路、开路、蚀、烧蚀、击穿、儒变、剥落、短路、开路、断路、错位、压痕等断路、错位、压痕等应力冲击、电冲击、应力冲击、电冲击、疲劳、磨损、材质疲劳、磨损、材质问题、腐蚀问题、腐蚀退化型失退化型失效模式效模式老化、变色、变质、表面保护层剥落、侵蚀、老化、变色、变质、表面保护层剥落、侵蚀

15、、腐蚀、正常磨损、积碳、发卡的等腐蚀、正常磨损、积碳、发卡的等自然磨损、老化及自然磨损、老化及环境诱发环境诱发松脱型失松脱型失效模式效模式松旷、松动、脱落、脱焊等松旷、松动、脱落、脱焊等紧固件、焊接件出紧固件、焊接件出现问题现问题失调型失失调型失效模式效模式流量不当、压力不当、电压不符间隙、电流偏流量不当、压力不当、电压不符间隙、电流偏值、行程失调，间隙过大或过小值、行程失调，间隙过大或过小油、气、电及机械油、气、电及机械间隙调整不当间隙调整不当阻漏型失阻漏型失效模式效模式不畅、堵塞、气阻、漏油、漏气、漏雨、渗水、不畅、堵塞、气阻、漏油、漏气、漏雨、渗水、渗油等渗油等漏气漏油装置失效、漏气漏油

16、装置失效、密封失效、气候环密封失效、气候环境境3121 汽车失效规律汽车失效规律汽车常见失效模式及分类（汽车常见失效模式及分类（2）分类模式分类模式表现形式表现形式诱发因素诱发因素功能型失功能型失效效功能失效、性能不稳、性能下降、性能失效、功能失效、性能不稳、性能下降、性能失效、启动困难、干涉、卡滞、转向过度、转向沉启动困难、干涉、卡滞、转向过度、转向沉重、转向不回位、离合器分离不彻底、离合重、转向不回位、离合器分离不彻底、离合器分不开、制动跑偏、流动不畅、指示失灵、器分不开、制动跑偏、流动不畅、指示失灵、参数输出不准、失调、抖动、漂移、接触不参数输出不准、失调、抖动、漂移、接触不良、公害超标

17、、异响、过热等良、公害超标、异响、过热等有关部分调整不当、有关部分调整不当、操作不当、局部变操作不当、局部变形、装配问题、设形、装配问题、设计参数不合理、元计参数不合理、元器件质量低劣等器件质量低劣等其他失效其他失效模式模式润滑不良、驾驶室闷热、尾气排放超标、断润滑不良、驾驶室闷热、尾气排放超标、断水、缺油、噪声振动大水、缺油、噪声振动大使用、维护不当，使用、维护不当，工作状态失调，传工作状态失调，传感器失灵，各种原感器失灵，各种原因泄露因泄露3221 汽车失效规律汽车失效规律三、汽车零件失效原因三、汽车零件失效原因 1.汽车零件的损耗汽车零件的损耗 汽车零件失效的主要汽车零件失效的主要原因是

18、汽车零件的损耗原因是汽车零件的损耗 正常工作过程中的互相作用，使正常工作过程中的互相作用，使得技术状况恶化的结果得技术状况恶化的结果汽车零件主汽车零件主要失效形式要失效形式1)零件的磨损零件的磨损2)零件的变形零件的变形3)零件的疲劳损坏零件的疲劳损坏4)零件的热损坏和老化零件的热损坏和老化5)零件的腐蚀损坏零件的腐蚀损坏1)磨损磨损失效模式 ： 粘着磨损粘着磨损 磨料磨损磨料磨损 表面疲劳磨损表面疲劳磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损21 汽车失效规律汽车失效规律轴轴承承磨磨损损21 汽车失效规律汽车失效规律失效模式：失效模式： 高应变低周疲劳高应变低周疲劳 低应力高周疲劳低应力高周疲

19、劳 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 热疲劳热疲劳2)疲劳断裂疲劳断裂21 汽车失效规律汽车失效规律21 汽车失效规律汽车失效规律 3)腐蚀腐蚀 失效模式失效模式 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 穴蚀穴蚀21 汽车失效规律汽车失效规律 4)变形变形 失效模式失效模式 弹性模式弹性模式 塑性模式塑性模式 蠕变模式蠕变模式21 汽车失效规律汽车失效规律 5)老化老化 失效模式：失效模式： 龟裂龟裂 变硬变硬 衰退衰退21 汽车失效规律汽车失效规律4021 汽车失效规律汽车失效规律三、汽车零件失效原因三、汽车零件失效原因 1.汽车零件的损耗汽车零件的损耗2.使用条件对汽车零件技术状使用条件对汽车零件技术状

20、况的影响况的影响（1）道路条件的影响）道路条件的影响（2）运行条件的影响）运行条件的影响（3）运输条件的影响）运输条件的影响（4）气候条件的影响）气候条件的影响（5）维修水平的影响）维修水平的影响3.零件失效的基本原因零件失效的基本原因引起零件失效的原因很多，主要分为：引起零件失效的原因很多，主要分为： 设计制造设计制造 (设计不合理和设计考虑不周到设计不合理和设计考虑不周到) 工作条件工作条件（包括零件的受力和工作环境）（包括零件的受力和工作环境） 使用维修使用维修 （使用和维修保养不当）（使用和维修保养不当）21 汽车失效规律汽车失效规律零件的受力零件的受力 零件的受力状况包括载荷的类型、

21、载荷的 性质以及载荷在零件中的应力状态。零件承受的载荷若超过其允许承受的能力时，零件就失效了。 实际情况中汽车零件往往不是只受一种载荷的作用，而是同时受几种类型的载荷。 21 汽车失效规律汽车失效规律3.零件失效的基本原因零件失效的基本原因汽车工作环境汽车工作环境 汽车零件在不同的环境介质（气体、液体、汽车零件在不同的环境介质（气体、液体、酸、碱、盐介质、固体磨料、润滑剂等）和酸、碱、盐介质、固体磨料、润滑剂等）和不同的工作环境下，可能引起磨损、腐蚀、不同的工作环境下，可能引起磨损、腐蚀、磨料磨损以及热应力引起的热变形、热膨胀、磨料磨损以及热应力引起的热变形、热膨胀、热疲劳等失效，还可能引起材

22、料的脆化，造热疲劳等失效，还可能引起材料的脆化，造成高分子材料的老化。成高分子材料的老化。21 汽车失效规律汽车失效规律3.零件失效的基本原因零件失效的基本原因设计不合理设计不合理 设计不合理和设计考虑不周到是零件失设计不合理和设计考虑不周到是零件失效的重要原因之一。零件的材料和结构及效的重要原因之一。零件的材料和结构及加工装配都对其有影响加工装配都对其有影响.21 汽车失效规律汽车失效规律3.零件失效的基本原因零件失效的基本原因使用与维修使用与维修 汽车在使用中超载、润滑不良、滤清汽车在使用中超载、润滑不良、滤清效果不好，违反操作规程，出现偶然事故效果不好，违反操作规程，出现偶然事故以及维修

23、不当等，也会造成零件的早期破以及维修不当等，也会造成零件的早期破坏和加速损坏。坏和加速损坏。21 汽车失效规律汽车失效规律3.零件失效的基本原因零件失效的基本原因4622 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型一、汽车零部件失效类型 按失效模式分类为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化五类按失效模式分类为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化五类2.疲劳断裂疲劳断裂：高应变低周期疲劳、低应力高周期疲劳、：高应变低周期疲劳、低应力高周期疲劳、 腐蚀疲劳和热疲劳等腐蚀疲劳和热疲劳等1.磨损磨损：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、 腐蚀磨损、微动磨损腐蚀磨损、微动磨

24、损3.腐蚀：腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀4.变形变形：弹性变形、塑性变形、蠕变变形：弹性变形、塑性变形、蠕变变形5.老化：老化：龟裂、变硬、衰退龟裂、变硬、衰退4722 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型一、汽车零部件失效类型 按失效模式分为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化等五类按失效模式分为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化等五类4822 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型一、汽车零部件失效类型 按失效模式分类为：磨损、断裂、变形、腐蚀和老化等五类按失效模式分类为：磨损、断裂、变形、腐蚀和老化等五类齿轮的磨损、断裂、变形

25、齿轮的磨损、断裂、变形4922 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损二、汽车零件的磨损1.汽车零件的摩擦汽车零件的摩擦2）分类：）分类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦1）定义：两物体相对运动，使其接触表面间产生运动阻力的）定义：两物体相对运动，使其接触表面间产生运动阻力的 现象称为现象称为摩擦。摩擦。a.干摩擦：摩擦面无任何润滑介质隔开的摩擦；干摩擦：摩擦面无任何润滑介质隔开的摩擦；b.液体磨擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时摩擦液体磨擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时摩擦 油膜厚度油膜厚度1.5-2.0m的油膜；的油膜； c.边界摩擦：

26、两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦 油膜厚度通常在油膜厚度通常在0.1m以下；以下；d.混合摩擦：两摩擦表面混合存在两种以上的摩擦混合摩擦：两摩擦表面混合存在两种以上的摩擦.实际工作状态中，零件通常都是在混合摩擦状态下工作的。实际工作状态中，零件通常都是在混合摩擦状态下工作的。5022 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损二、汽车零件的磨损边界油膜流动油膜干摩擦状态干摩擦状态液体摩擦状态液体摩擦状态5122 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损二、汽车零件的磨损边界油膜边界摩擦状态边界摩擦状态混合摩擦状态混

27、合摩擦状态5222 汽车零部件的磨损失效汽车零部件的磨损失效2.汽车零件的磨损汽车零件的磨损 1）概念：）概念：零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失 的现象，称为零件的磨损。的现象，称为零件的磨损。2）分类：按摩擦原理的不同，可分为磨料磨损、粘着磨损、）分类：按摩擦原理的不同，可分为磨料磨损、粘着磨损、 疲劳磨损、腐蚀磨损疲劳磨损、腐蚀磨损(1) 磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损；磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损；(2) 粘着磨损：当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触而粘着磨损：当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接

28、接触而发生粘着作用，产生的磨损；发生粘着作用，产生的磨损；(3) 疲劳磨损：在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象；疲劳磨损：在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象；(4) 腐蚀磨损：零件摩擦面由于外部介质的作用，产生化学或电化腐蚀磨损：零件摩擦面由于外部介质的作用，产生化学或电化学的反应而引起的磨损。学的反应而引起的磨损。二、汽车零件的磨损二、汽车零件的磨损5322 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析定定 义义 摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，称为磨料磨损。这摩擦表面间存在的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灰尘、润滑油中的杂种硬质颗

29、粒称为磨料，它主要来自空气中的灰尘、润滑油中的杂质及运动过程中从零件表面脱落下来的金属颗粒质及运动过程中从零件表面脱落下来的金属颗粒 形形 式式 疲劳剥落或塑性挤压；磨料夹在两摩擦表面之间，将对金属疲劳剥落或塑性挤压；磨料夹在两摩擦表面之间，将对金属表面产生集中的高应力，使零件表面产生疲劳和剥落（如磨料进表面产生集中的高应力，使零件表面产生疲劳和剥落（如磨料进入齿面间，常会发生疲劳和剥落）。对于塑性材料，将使表面产入齿面间，常会发生疲劳和剥落）。对于塑性材料，将使表面产生塑性挤压现象（如磨料进入轴承间发生塑性挤压）生塑性挤压现象（如磨料进入轴承间发生塑性挤压）擦痕：混合在气体和液体中的磨料，随

30、流体以一定的速度冲刷零擦痕：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工作表面，并产生擦痕（如柴油机喷油器的针阀偶件）件的工作表面，并产生擦痕（如柴油机喷油器的针阀偶件）影响因素影响因素 磨料在摩擦表面间经过的距离和速度；磨料与金属表面间的磨料在摩擦表面间经过的距离和速度；磨料与金属表面间的相互作用力；零件硬度；磨料硬度；磨料颗粒的大小相互作用力；零件硬度；磨料硬度；磨料颗粒的大小减轻磨损减轻磨损 措施措施 汽车发动机采用滤清效果好的空气滤清器；经常清洗或更换汽车发动机采用滤清效果好的空气滤清器；经常清洗或更换机油滤清器；增加零件的抗磨性能；提高零件表面的硬度机油滤清器；增加零件的

31、抗磨性能；提高零件表面的硬度磨料磨损的定义形式、影响因素及减轻措施磨料磨损的定义形式、影响因素及减轻措施5422 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析定定 义义 当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触而发生粘着作用，使一个零件表面的金属转移到另一而发生粘着作用，使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面引起的摩损个零件表面引起的摩损产生原因产生原因 主要是由于金属表面负荷大、温度高而引起的主要是由于金属表面负荷大、温度高而引起的作用机理作用机理 零件间的微观不平零件间的微观不平 实际接触面积小（实际接触实际接触面积小（实际接触面积只占理论接触面积的面

32、积只占理论接触面积的） 接触处承受很大的静压力，即凸起点的切向冲接触处承受很大的静压力，即凸起点的切向冲击力击力 接触点的油膜、氧化膜被破坏，纯金属直接接接触点的油膜、氧化膜被破坏，纯金属直接接触触 产生一定的弹性变形和塑性变形产生一定的弹性变形和塑性变形 零件间的吸引零件间的吸引力增强力增强减小磨损减小磨损 措施措施 选用不同的金属或互溶性小的金属以及金属与非选用不同的金属或互溶性小的金属以及金属与非金属材料组成摩擦副；合适的表面粗糙度；用润滑剂金属材料组成摩擦副；合适的表面粗糙度；用润滑剂隔离接触表面或表面有化合物的保护膜隔离接触表面或表面有化合物的保护膜粘着磨损的定义机理及影响因素和减小

33、措施粘着磨损的定义机理及影响因素和减小措施5522 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析定定 义义在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象 发生条件发生条件主要发生在纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦状态下，如齿轮齿面等主要发生在纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦状态下，如齿轮齿面等分类分类非扩展性疲劳磨损非扩展性疲劳磨损：周期性的接触压应力作用，摩擦表面上出现小：周期性的接触压应力作用，摩擦表面上出现小麻点，随着接触面积的扩大，单位接触面积降低，小麻点停止扩大麻点，随着接触面积的扩大，单位接触面积降低，小麻点停止扩大. .扩展疲劳磨损：扩展疲劳磨损：材料塑

34、性较差时，在接触表面作用有较大的压应力，材料塑性较差时，在接触表面作用有较大的压应力，使表面产生小裂纹，并扩展而使金属脱落，形成小麻点和扩展成凹使表面产生小裂纹，并扩展而使金属脱落，形成小麻点和扩展成凹坑，使零件不能继续工作坑，使零件不能继续工作产生机理产生机理交变载荷的反复作用，使零件表层变形而疲劳，致使表层的薄弱部交变载荷的反复作用，使零件表层变形而疲劳，致使表层的薄弱部位先产生微裂纹；同时当润滑油浸入裂纹内部时，当滚动体封闭裂位先产生微裂纹；同时当润滑油浸入裂纹内部时，当滚动体封闭裂纹口时，堵在裂纹里的润滑油在滚动挤压力的作用下劈开裂纹，使纹口时，堵在裂纹里的润滑油在滚动挤压力的作用下劈

35、开裂纹，使裂纹扩展速度加快，裂纹扩展到一定程度后，金属便从零件表层剥裂纹扩展速度加快，裂纹扩展到一定程度后，金属便从零件表层剥落下来，形成点状或片状凹坑，成为疲劳磨损落下来，形成点状或片状凹坑，成为疲劳磨损减小磨损减小磨损 措施措施 减小材料的非金属夹杂物含量；提高材料的抗断裂强度；合理的金减小材料的非金属夹杂物含量；提高材料的抗断裂强度；合理的金属强化层；用粘度较高的润滑油；形状正确，降低表面粗糙度属强化层；用粘度较高的润滑油；形状正确，降低表面粗糙度 疲劳磨损的定义分类及产生机理和减小措施疲劳磨损的定义分类及产生机理和减小措施5622 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析定定 义义零件摩擦

36、表面由于外部介质的作用，产生化学或电化学的反应而零件摩擦表面由于外部介质的作用，产生化学或电化学的反应而引起的磨损引起的磨损 分类分类化学腐蚀、电化学腐蚀磨损、微动磨损和穴蚀化学腐蚀、电化学腐蚀磨损、微动磨损和穴蚀各类各类定义定义金属直接与外部介质发生化学反应而引起的磨损，称为金属直接与外部介质发生化学反应而引起的磨损，称为化学腐蚀磨化学腐蚀磨损损由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损，称为由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损，称为电化学电化学腐蚀磨损腐蚀磨损零件的过盈配合表面部位在交变载荷或振动的作用下所产生的磨损，零件的过盈配合表面部位在交变载荷或振动的作用下所产生的磨损

37、，称为微动磨损称为微动磨损与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击高与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击高压所引起的疲劳剥落现象，压所引起的疲劳剥落现象，称为穴蚀称为穴蚀减小磨减小磨损措施损措施 改善介质条件，用合金化法增加材料的耐腐蚀性；去除残留拉应力；改善介质条件，用合金化法增加材料的耐腐蚀性；去除残留拉应力；减小振动次数和振幅；提高硬度和选择合适的配合副；适当的润滑；减小振动次数和振幅；提高硬度和选择合适的配合副；适当的润滑；表面硫化、磷化处理或镀层表面硫化、磷化处理或镀层 腐蚀磨损的定义分类及减小措施腐蚀磨损的定义分类及减小措施5722 汽车零部件的

38、失效分析汽车零部件的失效分析3.影响汽车零件磨损的因素及磨损规律影响汽车零件磨损的因素及磨损规律 二、汽车零件的磨损二、汽车零件的磨损5822 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析3.影响汽车零件磨损的因素及磨损规律影响汽车零件磨损的因素及磨损规律 1）因素）因素多种磨损多种磨损形式：形式：材料性质：由于成分、组织、结构不同抵抗材料性质：由于成分、组织、结构不同抵抗 磨损能力不同磨损能力不同加工质量：主要指表面粗糙度，几何形状加工质量：主要指表面粗糙度，几何形状 误差。误差。工作条件：主要指润滑条件、滑动速度、单工作条件：主要指润滑条件、滑动速度、单 位压力及工作温度位压力及工作温度二、汽

39、车零件的磨损二、汽车零件的磨损5922 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析3.影响汽车零件磨损的因素及磨损规律影响汽车零件磨损的因素及磨损规律 1）因素）因素2）汽车零件磨损规律）汽车零件磨损规律零件磨损特性曲线零件零件磨损特性曲线零件磨损分为三个阶段磨损分为三个阶段（1）第一阶段（磨合期）第一阶段（磨合期）Oa段段（2）第二阶段（正常工作期）第二阶段（正常工作期）Ob段段（3）第三阶段（极限磨损期）曲线）第三阶段（极限磨损期）曲线b点以后点以后6022 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析三、汽车零件的腐蚀三、汽车零件的腐蚀定义：零件受周围介质作用而引起的损坏定义：零件受周围介质作

40、用而引起的损坏分为化学腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。和电化学腐蚀。20%以上的零件因腐蚀而失效。以上的零件因腐蚀而失效。1.化学腐蚀失效机理化学腐蚀失效机理：化学腐蚀是金属与介质直化学腐蚀是金属与介质直接发生化学作用而引起的损接发生化学作用而引起的损伤伤如铁在空气里：如铁在空气里：4Fe+3O2=2FeO3 3Fe +2O2=Fe3 O4 6122 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析三、汽车零件的腐蚀三、汽车零件的腐蚀1.化学腐蚀失效机理：化学腐蚀失效机理：2.电化学腐蚀失效机理：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，产电化学腐蚀是两个不同的金属在一

41、个导电溶液中形成一对电极，产生电化学反应而发生腐蚀的作用，使充当阳极的金属被腐蚀。生电化学反应而发生腐蚀的作用，使充当阳极的金属被腐蚀。其它的电化学腐蚀其它的电化学腐蚀 浓度腐蚀浓度腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀 燃气腐蚀燃气腐蚀6222 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析三、汽车零件的腐蚀三、汽车零件的腐蚀1.化学腐蚀失效机理：化学腐蚀失效机理：2.电化学腐蚀失效机理：电化学腐蚀失效机理： 橡胶、塑料、电子元件都随橡胶、塑料、电子元件都随着时间的增加，原有的性能会衰着时间的增加，原有的性能会衰退，称为老化现象。退，称为老化现象。3.汽车零件的老化汽车零件的老化4.防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀

42、的措施正确的选用金属材料，并合理设计金属结构，镀铬、镀锡、喷涂正确的选用金属材料，并合理设计金属结构，镀铬、镀锡、喷涂、油漆层添加缓蚀剂，除去介质中的有害成分，隔离有害介质及化油漆层添加缓蚀剂，除去介质中的有害成分，隔离有害介质及化学保护法发兰（氧化膜）磷化膜学保护法发兰（氧化膜）磷化膜保护膜保护膜6322 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析四、汽车零件的疲劳断裂四、汽车零件的疲劳断裂 零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象，称为疲劳断裂。发生的断裂现象，称为疲劳断裂。 疲劳断裂是汽车零疲劳断裂是汽车零件中常见的失效形式之件中常见的

43、失效形式之一也是危害最大的一种。一也是危害最大的一种。22 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析1.汽车零件疲劳断裂失效的分类汽车零件疲劳断裂失效的分类按断裂性按断裂性质质塑性、脆性、塑性塑性、脆性、塑性-脆性，塑性又分为纤维状断口与脆性，塑性又分为纤维状断口与剪切断口剪切断口按断裂路按断裂路径径沿晶、穿晶、混晶沿晶、穿晶、混晶按断裂机按断裂机理理解理、准解理、滑移分离、疲劳、环境、蠕变解理、准解理、滑移分离、疲劳、环境、蠕变按应力状按应力状态态静载、动载，静载分为拉伸、剪切和扭转断裂；动静载、动载，静载分为拉伸、剪切和扭转断裂；动载分为冲击和疲劳断裂载分为冲击和疲劳断裂按断裂环按断裂环境

44、境低温、室温、高温、腐蚀、氢脆低温、室温、高温、腐蚀、氢脆1.汽车零件疲劳断裂失效的分类汽车零件疲劳断裂失效的分类疲劳断裂失效疲劳断裂失效无裂纹零件的疲劳断裂失效无裂纹零件的疲劳断裂失效零件中不存在的预裂纹。疲劳零件中不存在的预裂纹。疲劳由裂纹形核、扩展及最终断裂由裂纹形核、扩展及最终断裂三个基本过程构成。多发生在三个基本过程构成。多发生在经过良好加工的零件上，如曲经过良好加工的零件上，如曲轴、连杆、齿轮等轴、连杆、齿轮等裂纹零件的疲劳断裂失效裂纹零件的疲劳断裂失效零件中有预裂纹存在，疲劳过零件中有预裂纹存在，疲劳过程是预裂纹扩展的过程。多发程是预裂纹扩展的过程。多发生在各种大构件中，在汽车零

45、生在各种大构件中，在汽车零件中较少发生件中较少发生低周疲劳低周疲劳应力循环次数应力循环次数Nf 104次次高周疲劳高周疲劳应力循环次数应力循环次数Nf104次次气缸体断裂端面侧面端面裂纹活塞损坏断裂后的主轴承盖气缸体断裂端面 返回6722 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析2.疲劳断裂失效机理疲劳断裂失效机理 金属零件疲劳断裂实际上是一个积损伤过程，大体上可分金属零件疲劳断裂实际上是一个积损伤过程，大体上可分滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展，最终断裂。滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展，最终断裂。1）疲劳源区）疲劳源区6822 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析2.疲

46、劳断裂失效机理疲劳断裂失效机理 金属零件疲劳断裂实际上金属零件疲劳断裂实际上是一个积损伤过程，大体上可是一个积损伤过程，大体上可分滑移、裂纹成核、微裂纹扩分滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展，最终断裂。展、宏观裂纹扩展，最终断裂。2）疲劳裂纹的扩展）疲劳裂纹的扩展 疲劳断口疲劳断口的宏观外貌的宏观外貌 有三个典型有三个典型的特征区，疲的特征区，疲劳弧线清晰，劳弧线清晰，疲劳台阶明显疲劳台阶明显22 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析22 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析22 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析22 汽车零部件的失效分析汽车零部件的失效分析疲劳弧线疲劳弧

47、线 疲劳弧线疲劳弧线是由于外加载荷的改变或者是由于临是由于外加载荷的改变或者是由于临近的裂纹、材料中的缺陷、残余应力的影响下发近的裂纹、材料中的缺陷、残余应力的影响下发生的应力再分配，引起的疲劳裂纹前沿区域局部生的应力再分配，引起的疲劳裂纹前沿区域局部地区出现应力大小及应力状态的改变，从而使疲地区出现应力大小及应力状态的改变，从而使疲劳裂纹扩展的速度及方向均发生变化，在断面上劳裂纹扩展的速度及方向均发生变化，在断面上留下塑性变形的痕迹，即留下塑性变形的痕迹，即疲劳弧线疲劳弧线。 疲劳弧线疲劳弧线汽车后桥齿轮失效分析第一步：收集第一步：收集后桥齿轮后桥齿轮有关的原始资料如下：有关的原始资料如下：后桥齿轮的工艺路线为后桥齿轮的工艺路线为: :剪切下料