汽車零部件的失效模式及其

第二章汽車零部件的失效模式及其分析重點：1.汽車零件失效的基本原因；2.汽車摩擦學(xué)理論；3.磨損的分類與失效；4.汽車零件疲勞；5.汽車零件的變形；6.汽車零件的腐蝕；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；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(jìn)和預(yù)防措施，提高汽車可靠性和使用壽命。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；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。二、失效的基本形式

按失效模式和失效機(jī)理對失效進(jìn)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(jī)理。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(jī)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。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；第二節(jié)汽車零部件磨損失效模式與失效機(jī)理

汽車或機(jī)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。一、摩擦學(xué)基礎(chǔ)理論⒈摩擦理論；⒉摩擦分類；⒈幾種主要的摩擦理論名稱主要內(nèi)容⒈機(jī)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(jī)械理論發(fā)生在接觸點處分子吸引和機(jī)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(jī)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)。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(jī)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(jī)活塞環(huán)與缸套上部、配汽機(jī)構(gòu)凸輪與挺桿、齒輪傳動副的齒面二、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(jī)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。三、漿磨料距磨損足及其維失效立機(jī)理磨料眨的來懸源；債粒度光為20歇μm～30曉μm的塵資埃將器引起摟曲軸尺軸頸罰、氣齊缸表乒面的懼嚴(yán)重閘磨損綁，而1μ布m以下轎的塵棉埃同航樣會大使凸閃輪挺登桿副院磨損褲加劇磁；磨料澤磨損隙的失你效機(jī)招理（掩假說狂）總之綠，磨甩料磨博損機(jī)對理是提屬于蝦磨料添的機(jī)泄械作撫用，塵這種爆機(jī)械悔作用鼓在很詳大程字度上宏與磨患料的疏性質(zhì)乖、形響狀及礙尺寸壘大小瓣、固濟(jì)定的輝程度京及載屠荷作巾用下來磨料賺與被資磨表訴面的福機(jī)械孔性能榴有關(guān)慶。四、棉粘著察磨損石及其愿失效袋機(jī)理定義幫：摩肌擦副績相對梁運動眼時，該由于渣固相任焊合富作用賀的結(jié)惜果，腐造成掌接觸甩面金嶺屬損葵耗的哥現(xiàn)象停稱為邪粘著雅磨損瘦。是缺巨油或腰油膜靜破壞養(yǎng)后發(fā)孕生干伍摩擦凱的結(jié)期果；腥是指打一個樂零件傾表面塞上的柏金屬租轉(zhuǎn)移臘到另把一個府零件漠表面摔上，女而產(chǎn)需生的棄磨損快。氣缸候套與熱活塞妖、活疫塞環(huán)駛，曲會軸軸喇頸與共軸承迎、凸凝輪與存挺桿緩、差寇速器欺十字貧軸和米齒輪集等；防止球粘著渠磨損抹應(yīng)遵各循的各原則引起廁粘著朋磨損漢的根研本原虜因是待摩擦非區(qū)形托成的況熱一是臟設(shè)法默減小測摩擦餃區(qū)的浸形成戰(zhàn)熱，威使摩殘擦區(qū)鑄的溫?fù)於鹊蛺炗诮鹌贌嵴劮€(wěn)定禽性的芝臨界檢溫度勤和潤僅滑油抱熱穩(wěn)噸定性斜的臨行界溫絹度。改善牽摩擦靈區(qū)結(jié)轟構(gòu)；俯改變未摩擦某區(qū)的事形狀鮮尺寸論；配霜合副鄰的配直合間朱隙，討采用澡合適槽的潤矛滑劑舍及表愈面膜旬。二是華設(shè)法遇提高仔金屬李熱穩(wěn)忌定性造和潤共滑油浴的熱未穩(wěn)定榜性。在材悟料選搖擇上閱應(yīng)選機(jī)用熱訪穩(wěn)定枝性高級的合德金鋼廉并進(jìn)陜行正貍確的嚇熱處妄理，何或采掀用熱皮穩(wěn)定眼性高薯的硬鐵質(zhì)合喉金堆駁焊。粘著瞞磨損浙影響?zhàn)囈蛩丌补べR作條刺件的惱影響⑴載荷曉的影鉤響；加載修不要丈超過平材料緞硬度敞值的1/拜3，減甘小載孝荷，豈并盡斤量提網(wǎng)高材德料的護(hù)硬度嘆；五、備表面肌疲勞抽磨損怕及其括失效志機(jī)理⒈定義命：兩若接觸對表面拾在交祥變接抽觸壓援應(yīng)力樓的作婚用下掌，材滾料表屑面因縫疲勞馳而產(chǎn)酷生物聞質(zhì)損凡失的酸現(xiàn)象梨稱為蟻表面刮疲勞爺磨損饅。喇表面件疲勞諸磨損閃一般庫多出纏現(xiàn)在相對蹤蝶滾動或帶有咬滑動衰的滾挨動摩壤擦條浮件下；如坐齒輪弊副的糟輪齒返表面拖、滾駐動軸膊承的撿滾珠蓋和滾尿道以洽及凸你輪副蘆等；蠅滑動砍摩擦遍時，誕也會廳出現(xiàn)捷疲勞吵破壞熱，如儲巴氏擁合金脂軸承行表面距材料府的疲輩勞剝盜落。⒉失效懶原理般：表脈面疲配勞磨姑損是坊疲勞斥和摩固擦共等同作頁用的梨結(jié)果格，其描失效宮過程緒可分朋為兩沃個階噸段：號⑴疲憐勞核護(hù)心裂蚊紋的輛形成生；希⑵疲棕勞裂連紋的緊發(fā)展悶直至悄材料才微粒扭的脫剝落。對表粗面疲決勞磨寒損初趁始裂宮紋的融形成謠，有估下述都幾種嘉理論甲：最大她剪應(yīng)史力理涂論葵－祥裂紋死起源辰于次皇表層里；油楔匙理論鄭－漏裂搶紋起閥源于星摩擦控表面鍵；（糊滾動斯帶滑沾動的跳接觸票）裂紋主起源際于硬濕化層勞與芯鳳部過折度區(qū)尼；六、輸腐蝕廊磨損佩及其戰(zhàn)失效桌機(jī)理1·定義?。毫泗敿頊\面在瓶摩擦塔過程混中，僵表面科金屬難與周梁圍介急質(zhì)發(fā)揪生化含學(xué)或魯電化共學(xué)反站應(yīng)，籠因而航出現(xiàn)爺物質(zhì)唇損失女的現(xiàn)走象成辮為腐燥蝕磨慌損。腐蝕危磨損狗是腐蛙蝕和策摩擦滔共同世作用玩的結(jié)紐奉果。斗其表龍現(xiàn)的封狀態(tài)影與介耽質(zhì)的逗性質(zhì)那、介唯質(zhì)作案用在漲摩擦興表面快上的絡(luò)狀態(tài)芒以及籃摩擦?xí)x材料徹的性遙能有亮關(guān)。腐蝕懇磨損嶄通常索分為掠：氧串化磨假損、氧特殊腦介質(zhì)揚的腐工蝕磨標(biāo)損、滔穴蝕桌及氫唯致磨弱損。⒉氧化迅磨損聲：氧化肺磨損舉是最偽常見溪的一城種磨插損形夸式，易曲軸島軸頸攝、氣駝缸、摩活塞叮銷、置齒輪水嚙合逆表面儀、滾獎珠或談滾柱危軸承數(shù)等零千件都裳會產(chǎn)珍生氧貼化磨駕損。且與其吵它磨墳損類捉型相烘比，疼氧化沈磨損勉具有危最小村的磨痰損速蕉度，戴有時湖氧化縫膜還僑能起磁到保侍護(hù)作折用；刮影響宵因素溪：影啦響氧塑化磨庭損的矮因素鼓有滑弟動速池度、征接觸倚載荷腳、氧宜化膜丸的硬萍度、簡介質(zhì)軌中的輔含氧紀(jì)量、賞潤滑繼條件捏以及躍材料帽性能皺等。4·氣蝕寒（穴療蝕或銀空蝕景）定義翅：穴澤蝕是涼當(dāng)零鏈件與佳液體羨接觸龍并有艷相對賴運動訴時，害零件肢表面怪出現(xiàn)游的一晨種損蠅傷現(xiàn)但象。柴油朽機(jī)濕井式缸攔套的查外壁夠與冷羨卻液椒接觸信的表古面、澤滑動喘軸承段在最紗小油范膜間擱隙之搞后的小油膜祥擴(kuò)散戴部分桌（由約于負(fù)梅壓的僵存在拋），印都可核能產(chǎn)游生穴魂蝕；穴蝕缺產(chǎn)生蝕的機(jī)恨理是由寧于沖固擊力僚而造巖成的歪表面帝疲勞破壞爐，但乓液體例的化濱學(xué)和譯電化雙學(xué)作恰用、進(jìn)液體近中含坐有雜彼質(zhì)磨帳料等白均可皇能加菜速穴爬蝕的半破壞砍過程育。氣缸雁套穴捆蝕為睡例，腔由于俘氣缸機(jī)內(nèi)燃滅燒壓伏力隨幸曲軸尿轉(zhuǎn)角兩而變字化，添缸套幼在活帥塞側(cè)從向推嶼力的撲作用蘆下，先使缸臣套產(chǎn)你生彈誘性變階形和睬高頻浸振動匯。氣泡拾在潰梳滅的勉瞬時粒產(chǎn)生旁極大篇的沖宅擊力禍（幾搞千甚販至一弄萬個機(jī)大氣幸壓）輪和高輔溫（崗數(shù)百湖度）逐，潰蠟滅的凝速度像可達(dá)25決0m拉/s。5·氫致篩磨損濟(jì)：含氫非的材揉料在挖摩擦恢過程軍中，護(hù)由于鉆力學(xué)韻及化撓學(xué)作側(cè)用導(dǎo)幕致氫酬的析盼出。腥氫擴(kuò)眉散到蜂金屬噴表面找的變陶形層坦中，越使變市形層擔(dān)內(nèi)出際現(xiàn)大揪量的缺裂紋桂源，歸裂紋變的產(chǎn)撒生和痕發(fā)展毅，使菠表面郊材料丑脫落叢稱為愈氫致廈磨損橫。氫診可能煌來自玩材料墊本身驅(qū)或是飛環(huán)境接介質(zhì)廁，如旅潤滑倦油和就水中以等。七、聾微動龍磨損熄及其鉗失效勞機(jī)理1·定義渴：兩斬接觸淚表面趕間沒吧有宏折觀相守對運毀動，畫但在訂外界蹤蝶變動識負(fù)荷睡影響廁下，挎有小杜振幅琴的相雁對振棍動（雨一般桌小于10羅0μ滾m），色此時洽接觸越表面墾間產(chǎn)取生大只量的興微小蒼氧化商物磨股損粉將末，家因此捎造成壘的磨添損稱格為微給動磨鏡損。微動出以三雄種方態(tài)式對污構(gòu)件坑造成兼破壞物；如里在微舅動磨昆損過慌程中屈，兩悠個表傾面之幅間的置化學(xué)衫反應(yīng)酸起主胸要作任用時掠，則恐稱微鹽動腐緣瑞蝕磨雄損。負(fù)如果罩微動倆表面伍或次布表面壤層中殲產(chǎn)生竟微裂智紋，傍在反痕復(fù)應(yīng)蒜力作桃用下生發(fā)展威成疲墓勞裂樣紋，陣稱為瓶微動碰疲勞爛磨損萍。第三鐵節(jié)烘汽榨車零袖部件遲疲勞境斷裂榮失效先及其補機(jī)理一、衫定義梅：零勇件在拒交變慌應(yīng)力沫作用善下，豎經(jīng)過缺較長賭時間百工作坊而發(fā)攜生的心斷裂哄現(xiàn)象液稱為端疲勞濫斷裂躲。是陜汽車掛零件描常見百及危情害性斗最大鞭的一系種失睡效方魯式。在汽雙車上事，大晃約有90刮%以上偉的斷反裂可拴歸結(jié)哀為零辨件的納疲勞桂失效掉。二、缺疲勞庫斷裂挎失效毒的分浸類：根據(jù)彩零件縮慧的特監(jiān)點及庸破壞射時總青的應(yīng)侍力循牙環(huán)次早數(shù)，郵可分兵為無瘋裂紋諒零件肌和裂綿紋零閃件的鴉疲勞烘斷裂導(dǎo)失效籌。高參周疲慮勞發(fā)碎生時苗，應(yīng)殘力在盾屈服遍強度區(qū)以下躲，零顯件的貼壽命麥主要耀由裂逝紋的奧形核渡壽命陰控制好。低侮周疲杜勞發(fā)贏生時你的應(yīng)膠力可舟高于額屈服垃極限兼，其守壽命牌受裂溝紋擴(kuò)俗展壽阿命的禿影響勇較大單。汽臣車零且件一谷般多腸為低寺應(yīng)力是高周奔疲勞師斷裂誼。三、押疲勞墳斷裂粗失效車機(jī)理家：葡金屬熔零件總疲勞采斷裂藝實質(zhì)蛛上是對一個譜累計怨損傷桂過程皂。大猴體可儲劃分做為滑臟移、交裂紋得成核泥、微痰觀裂爸紋擴(kuò)嘆展、瀉宏觀宇裂紋休擴(kuò)展申、最耍終斷廚裂幾黎個過露程。第四歪節(jié)固汽欲車零臘部件剝腐蝕盤失效學(xué)及其氧機(jī)理零件盯受周違圍介支質(zhì)作礎(chǔ)用而害引起軟的損卸壞稱需為零悼件的爽腐蝕不。按踢腐蝕菜機(jī)理笛可分疏為化概學(xué)腐真蝕和思電化密學(xué)腐如蝕，貨汽車亭上約20準(zhǔn)%的零臉件因秧腐蝕阻而失遠(yuǎn)效。一、殊化學(xué)耽腐蝕廟失效炊機(jī)理噸：金馳屬零峽件與害介質(zhì)刻直接優(yōu)發(fā)生速化學(xué)超作用功而引帥起的渠損傷緊稱為跟化學(xué)克腐蝕煙。金輕屬在些干燥矮空氣熟中的悶氧化雷以及似金屬匙在不猾導(dǎo)電哀介質(zhì)綁中的棚腐蝕中等均賺屬于競化學(xué)肆腐蝕漲；化刷學(xué)腐拆蝕過哈程中沿沒有傍電流誦產(chǎn)生跟，通便常在永金屬趴表面寸形成妹一層杏腐蝕桑產(chǎn)物醫(yī)膜，宵如鐵櫻在干壟燥的捕空氣累中與秤氧作加用生洗成Fe3O4;這層哈膜的堆性質(zhì)冊決定包化學(xué)疫腐蝕暗速度兄，如物果膜克是完扛整的立，強座度、璃塑性栽都很僑好，扯膨脹牧系數(shù)廊和金賞屬相拍近，往膜與構(gòu)金屬吊的粘筆著力遵強等暗，就牛具有務(wù)保護(hù)乳金屬幣、減競緩腐至蝕的種作用扣。（想發(fā)動酒機(jī)活昏塞環(huán)尿鍍鉻薦）二、嫌電化企學(xué)腐鑄蝕失留效機(jī)晝理：泳電化行學(xué)腐咱蝕是股兩個怒不同慢的金歉屬在言一個裙導(dǎo)電鄙溶液詢中形棕成一坐對電沃極，份產(chǎn)生軟電化壩學(xué)反禁應(yīng)而俘發(fā)生挑腐蝕鋸的作肚用，生使充恒當(dāng)陽膀極的堂金屬漏被腐瞧蝕。鉆電暮化學(xué)滿腐蝕咽的基勒本特兩點：都在金集屬不晚斷遭嗓到腐鏟蝕的紅同時柏還有腔電流輸產(chǎn)生蒼。如疫金屬曠在酸多、堿耕、鹽怠溶液堪及潮菠濕空妨氣中妨的腐宅蝕等袖。至引起目電化翠學(xué)腐棟蝕的魂原因于是金蕉屬與課電解僚質(zhì)相嘴接觸漆，由冊于離互子交圈換，碼產(chǎn)生涼電流杯形成回原電詞池，霞由于孔電流刻無法藍(lán)利用習(xí)，使接陽極炮金屬質(zhì)受到線腐蝕富，稱扭為腐殊蝕電色池。泉異捕類電貫極電率池；綿濃差承腐蝕蓄電池買（濕盆式缸伍套下蜜部的釘橡膠獲密封吸處）光；局騙部腐壩蝕電耳池（咐金屬乒表面億有氧歡化膜鐵或電粗池時抗），賺也稱提其為勢微電躬池；與燃南氣接騙觸的頃零件絲式所受廁的腐廳蝕為貼燃?xì)鈫柛g侍?？墒龇譃楹獾蜏氐⒏g糊和高壘溫腐睡蝕，活低溫貌腐蝕稍主要肯為電疤化學(xué)咐腐蝕膛，高乖溫腐寶蝕主棚要為旱化學(xué)舊腐蝕面。獅防盛止電產(chǎn)化學(xué)般腐蝕金的方歡法，榜在汽竿車上僑主要西