汽車零部件疲勞失效分析ppt課件

1、汽車零部件的疲勞失效分析報(bào)告人：馮繼軍單 位：東風(fēng)汽車公司商用車技術(shù)中心工藝研討所 時(shí) 間：2021年6月地 點(diǎn)：杭州主要內(nèi)容疲勞失效分析根底金屬資料疲勞斷裂的定義、特點(diǎn)金屬疲勞的分類疲勞失效的過程汽車零部件疲勞失效特點(diǎn)引起汽車零件疲勞失效的緣由疲勞失效的過程疲勞失效的特征：載荷的影響汽車零部件疲勞失效案例軸類零件桿類零件管件類零件彈簧類零件齒輪類零件螺栓類零件201案例-EQ6102增壓放射泵結(jié)合軸01案例-EQ6102增壓放射泵結(jié)合軸03案例-連通軸04案例-橫拉桿05案例-轉(zhuǎn)向垂臂銷子06案例-高壓油泵柱塞套失效分析07案例-增壓器回油管失效分析與改良08案例-客車鋼板彈簧09案例-調(diào)整

2、臂彈簧10案例-無聲鏈條11案例-六檔齒輪12案例-后橋主減自動(dòng)輪13案例-變速箱太陽輪14案例-變速箱中間軸常嚙合齒輪15案例-42CrMo螺栓16案例-減振器螺栓案 例3疲勞失效分析根底定義：許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件，是接受交變載荷任務(wù)的。在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力程度低于資料的屈服極限，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會(huì)發(fā)生忽然脆性斷裂，這種景象叫做金屬資料的疲勞。金屬資料疲勞斷裂的定義、特點(diǎn) 特點(diǎn)： 1載荷應(yīng)力是交變的； 2載荷的作用時(shí)間較長(zhǎng)； 3斷裂是瞬時(shí)發(fā)生的； 4無論是塑性資料還是脆性資料，在疲勞斷裂區(qū)都是脆性的。 所以，疲勞斷裂是工程上最常見、最危險(xiǎn)的斷裂方式。4金屬資料

3、的疲勞景象，按條件不同可分為以下幾種：1高周疲勞：指在低應(yīng)力任務(wù)應(yīng)力低于資料的屈服極限，甚至低于彈性極限條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在100000以上的疲勞。它是最常見的一種疲勞破壞。高周疲勞普通簡(jiǎn)稱為疲勞。2低周疲勞：指在高應(yīng)力任務(wù)應(yīng)力接近資料的屈服極限或高應(yīng)變條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在10000100000以下的疲勞。由于交變的塑性應(yīng)變?cè)谶@種疲勞破壞中起主要作用，因此，也稱為塑性疲勞或應(yīng)變疲勞。3接觸疲勞：這是指機(jī)器零件的接觸外表，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，出現(xiàn)麻點(diǎn)剝落或外表壓碎剝落，從而呵斥機(jī)件失效破壞。4腐蝕疲勞：指機(jī)器部件在交變載荷和腐蝕介質(zhì)如酸、堿、海水、活性氣體等的共同作用下，所產(chǎn)生的疲勞破壞

4、。5熱疲勞：指由于溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反復(fù)作用，所呵斥的疲勞破壞。金屬疲勞的分類5汽車零部件疲勞失效特點(diǎn)1.疲勞失效是汽車零部件最主要的失效方式，約占全部失效分析案例的40%。2.斷裂前沒有可見裂紋、功能改動(dòng)等預(yù)兆。3.疲勞失效導(dǎo)致的損失宏大。4.可以預(yù)防。設(shè)計(jì)、消費(fèi)、運(yùn)用、維護(hù)人員具備相關(guān)疲勞失效知識(shí)，可以減少1/3以上的損失。6 設(shè)計(jì) 疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)那么、應(yīng)力集中、危險(xiǎn)截面 資料 冶金缺陷 帶狀 晶粒度 夾雜物 第二相粒子 鍛造比 加工 冷加工：刀痕 冷擠壓 磨削燒傷 冷作硬化 鍛造 折疊 脫碳 過燒 流線 熱處置 熱處置裂紋、變形超目的、剩余應(yīng)力過大、組織不合格、 性能不合格、脆性 焊接

5、 外觀缺陷、氣孔和夾渣、裂紋、 熔蝕、內(nèi)應(yīng)力 運(yùn)用 保修里程 力矩堅(jiān)持 不測(cè)沖擊 環(huán)境 極端溫度 延續(xù)高負(fù)荷 腐蝕環(huán)境 引起汽車零件疲勞失效的緣由：7疲勞失效分析根底疲勞失效的過程：8疲勞失效分析根底疲勞失效的特征：載荷的影響9疲勞失效斷口圖譜舉例10疲勞失效案例軸類零件作用：銜接、傳送扭矩、接受彎矩受力：改動(dòng)、彎曲、接觸應(yīng)力典型零件：曲軸 凸輪軸 變速箱二軸 、一軸 半軸 搖臂軸 輪轂軸 連通軸 各類銜接軸、輸出軸特點(diǎn)：零件不同部位的受力要求相差很大， 需求在不同部位進(jìn)展外表處置等手段。放射泵聯(lián)接軸 案例輪轂半軸 連通軸11疲勞失效案例桿類零件作用：銜接、接受彎矩或接受拉力受力：?jiǎn)蜗蚧螂p向彎

6、曲、部分零件存在接觸應(yīng)力特點(diǎn)：外形復(fù)雜，多孔、多臺(tái)階等 大多要求調(diào)質(zhì)處置典型零件：前軸 橫向穩(wěn)定桿 直拉桿 變速器支配 桿球頭拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向橫拉桿案例轉(zhuǎn)向垂臂銷子12疲勞失效案例管類零件典型零件：后橋殼、車輪、輪轂軸管、半軸套管、傳動(dòng)軸各類油管不銹鋼薄壁管、高壓油管、柱塞套柱塞套失效分析案例燃油回油管 管類零件在汽車上大致有兩類：一類用作構(gòu)造件，在應(yīng)力主要是分布在分布在零件外外表的情況下，如傳動(dòng)軸管等，或者其內(nèi)部還需求安放其它零件，如橋殼、半軸套管等；另一類用作功能件，主要承當(dāng)一些特定的功能，如各類油管等，這些零件多接受其內(nèi)管壁的脈動(dòng)壓力、汽車運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的振動(dòng)力等。 管類零件的受力、制造工

7、藝、用材等共性較少。但其斷口分析具有一定共性。由于零件都為薄壁件，裂紋的來源、擴(kuò)展過程具有一定的共性。13疲勞失效案例彈簧類零件鋼板彈簧 螺旋彈簧 扭力桿鋼板彈簧服役條件：汽車懸架系統(tǒng)中的彈性元件，其作用主要有：1. 傳力作用。傳送車橋與車架之間載荷。2緩沖作用。緩沖來自車輪的沖擊力。3.導(dǎo)向作用。 當(dāng)它在汽車上縱向安頓并且一端與車架作固定鉸鏈銜接時(shí)，使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)。任務(wù)中作用在鋼板彈簧上的載荷主要有：1.來自汽車車架的垂直壓力以及由此產(chǎn)生的來自車橋的反向支承力。當(dāng)車橋和車架相互遠(yuǎn)離時(shí)，鋼板彈簧所受的這一垂直載荷和變形逐漸減小，有時(shí)甚至?xí)聪颉?.由于路面不平等緣由引起的

8、振動(dòng)而對(duì)簧片產(chǎn)生的扭曲力。3.鋼板彈簧在載荷作用下變形時(shí)，各片之間相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦力與接觸應(yīng)力。根本性能要求：高的抗拉強(qiáng)度極限、屈服極限、彈性極限和疲勞極限，同時(shí)要求具有高的沖擊韌性和塑性。此外，還要求具有一定的抗腐蝕性能。14關(guān)鍵部位：1.主片卷耳處。此處受力較大，是板簧薄弱處。為改善主片卷耳受力情況，常將第二片末端也完成卷耳，包在主片卷耳外面。 2.對(duì)于多片等截面板簧，簧片分布并不均勻，其應(yīng)力最大處，也是其危險(xiǎn)截面，普通容易在此處產(chǎn)生疲勞斷裂。 3. 上簧片與下片末端接觸處，此處更容易產(chǎn)生接觸疲勞。 4.中心螺栓孔處，容易產(chǎn)生熱處置缺陷以及由于螺栓松動(dòng)引起的疲勞斷裂。主要失效方式： 鋼

9、板彈簧最常見的失效方式是彎曲疲勞斷裂。 在腐蝕介質(zhì)作用下，能夠產(chǎn)生腐蝕疲勞斷裂。 當(dāng)鋼板彈簧片與片之間的接觸不正常時(shí)，能夠產(chǎn)生接觸疲勞斷裂。 當(dāng)中心螺栓松動(dòng)時(shí)，容易在螺栓孔處發(fā)生疲勞斷裂。鋼板彈簧15螺旋彈簧調(diào)整臂彈簧 汽車上的螺旋彈簧主要用于減震、封鎖或翻開、儲(chǔ)力等。 螺旋彈簧壓緊或伸長(zhǎng)過程中，桿身受改動(dòng)、拉伸作用，其內(nèi)徑外表受力最大。因此對(duì)外表質(zhì)量特別敏感。外表噴丸客車板簧失效分析案例無聲鏈條16疲勞失效案例齒輪類零件1.齒輪是汽車上最重要的傳動(dòng)零件。廣泛運(yùn)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、后橋、轉(zhuǎn)向系等各大系統(tǒng)以及各種水泵、油泵等等。2.重載齒輪普通做滲碳處置。還有感應(yīng)淬火、氰化、氮化、等外表處置工藝。3.外表要求耐磨、抗接觸應(yīng)力。高硬度、壓應(yīng)力分布、硬質(zhì)相、自光滑。4.齒輪不同部位要求差別很大。螺紋部、軸承部、齒輪部5.彎曲疲勞失效：齒部抗彎強(qiáng)度、外表壓應(yīng)力層、外表質(zhì)量、彎矩接觸區(qū)6.接觸疲勞失效：外表硬度、外表質(zhì)量、闡明應(yīng)力分布、殘奧、碳化物、接觸應(yīng)力、接觸區(qū)、運(yùn)動(dòng)軌跡。 17資料：滲碳鋼淬透性 中碳合金鋼 奧貝球鐵 粉末冶金工藝：滲碳、感應(yīng)淬火、氰化、氮化 硬化層深控制 心