車輛維修工程課件第二章第二章 汽車零件失效理論汽車零件失效理論 第一節(jié)第一節(jié) 汽車失效規(guī)律汽車失效規(guī)律 v汽車是由近兩萬個具有不同功能的零件，組成執(zhí)行多種規(guī)定功能的總成、汽車是由近兩萬個具有不同功能的零件，組成執(zhí)行多種規(guī)定功能的總成、機構、部件，按一定的工藝程序和技術要求裝配成的整體。各總成、機機構、部件，按一定的工藝程序和技術要求裝配成的整體。各總成、機構和部件狀況的綜合，形成了汽車的技術狀況。所謂汽車的技術狀況，構和部件狀況的綜合，形成了汽車的技術狀況。所謂汽車的技術狀況，是定量測得的，表征某一時刻汽車外觀和性能的參數值的總和。在汽車是定量測得的，表征某一時刻汽車外觀和性能的參數值的總和。在汽車運行過程中，零部件要逐漸喪失原有的或技術文件所要求的性能，從而運行過程中，零部件要逐漸喪失原有的或技術文件所要求的性能，從而引起汽車技術狀況變差，直至不能履行規(guī)定的功能，即汽車失效。引起汽車技術狀況變差，直至不能履行規(guī)定的功能，即汽車失效。一一.汽車技術狀況的變化汽車技術狀況的變化 1 1汽車技術狀況的分類汽車技術狀況的分類 表征汽車技術狀況的參數分為兩大類，一類是表征汽車技術狀況的參數分為兩大類，一類是結構參數結構參數，另一類是，另一類是技技術狀況參數術狀況參數。(1)(1)汽車完好技術狀況汽車完好技術狀況 (2)(2)汽車不良技術狀況汽車不良技術狀況 車輛維修工程課件2汽車的工作能力與汽車故障汽車的工作能力與汽車故障 v汽車按技術文件規(guī)定的使用性能指標，執(zhí)行規(guī)定功能的能力，稱為汽車按技術文件規(guī)定的使用性能指標，執(zhí)行規(guī)定功能的能力，稱為汽車汽車的工作能力的工作能力，或稱為，或稱為汽車的工作能力狀況汽車的工作能力狀況。v汽車故障汽車故障是指汽車部分或完全喪失工作能力的現象。因此，只要汽車工是指汽車部分或完全喪失工作能力的現象。因此，只要汽車工作能力遭到破壞，汽車就處于故障狀況。作能力遭到破壞，汽車就處于故障狀況。3.汽車技術狀況變化的外觀癥狀汽車技術狀況變化的外觀癥狀 汽車技術狀況變化往往是汽車處于工作能力狀況又同時處在故障狀況或汽車技術狀況變化往往是汽車處于工作能力狀況又同時處在故障狀況或者完全失去工作能力。汽車技術狀況變差的主要外觀癥狀有：者完全失去工作能力。汽車技術狀況變差的主要外觀癥狀有：1)汽車動力性變差汽車動力性變差 2)汽車燃料消耗量和潤滑油耗量顯著增加汽車燃料消耗量和潤滑油耗量顯著增加 3)汽車制動性能變差汽車制動性能變差 4)汽車操縱穩(wěn)定性能變差汽車操縱穩(wěn)定性能變差 5)汽車排放和噪聲超限汽車排放和噪聲超限 6)汽車在行駛中出現異響和異常振動，存在著引起交通事故或機械事故汽車在行駛中出現異響和異常振動，存在著引起交通事故或機械事故的隱患。的隱患。7)汽車的可靠性變差，使汽車因故障停駛的時間增加。汽車的可靠性變差，使汽車因故障停駛的時間增加。車輛維修工程課件二、汽車失效規(guī)律二、汽車失效規(guī)律 汽車技術狀況惡化的主要原因，汽車技術狀況惡化的主要原因，首先首先是組成汽車的零件間相互作用的結果；是組成汽車的零件間相互作用的結果；其次其次是汽車使用與保管的環(huán)境條件的影響；是汽車使用與保管的環(huán)境條件的影響；第三第三是以零件隱傷和過載等為主的偶然因是以零件隱傷和過載等為主的偶然因素的作用。素的作用。1汽車技術狀況變化的類型汽車技術狀況變化的類型 汽車技術狀況變化的類型分為兩大類：一類是變化過程具有確定的形式，即汽車技術狀況變化的類型分為兩大類：一類是變化過程具有確定的形式，即漸進漸進性性；一類是變化過程沒有確定的形式，即；一類是變化過程沒有確定的形式，即突發(fā)性突發(fā)性。(1)(1)漸進性漸進性 其變化過程可用一個或幾一個時間其變化過程可用一個或幾一個時間t t確定的函數來描繪過程各參數的確定的函數來描繪過程各參數的相互依賴關系。一般來講，汽車的大部分機構、零部件的技術狀況都隨行程的延相互依賴關系。一般來講，汽車的大部分機構、零部件的技術狀況都隨行程的延續(xù)而變化，其變化過程的特點是初始狀況續(xù)而變化，其變化過程的特點是初始狀況 隨行程依次隨行程依次 平穩(wěn)而單平穩(wěn)而單凋地轉變到極限狀況凋地轉變到極限狀況 ,見圖見圖2-12-1。對于漸進性故障，原則上可通過及時的維修措施，防止汽車發(fā)生故障，同時還可對于漸進性故障，原則上可通過及時的維修措施，防止汽車發(fā)生故障，同時還可通過這一規(guī)律來預測故障的發(fā)生和對汽車進行不解體的檢測。通過這一規(guī)律來預測故障的發(fā)生和對汽車進行不解體的檢測。()nE12(,)nnEE0()E車輛維修工程課件車輛維修工程課件 (2)突發(fā)性突發(fā)性 汽車技術狀況的隨機過程受汽車的使用條件。操作水平、零件材質的不均勻性及隱傷等隨機因素的影響，沒有確定的變化形式，技術狀況參數的變化率和變化的特性沒有必然的規(guī)律。機件進入故障狀況的形成是一個隨機變量，而且與故障的狀況無關，見圖2-2。車輛維修工程課件三、汽車失效的主要原因三、汽車失效的主要原因 1 1汽車零件的耗損汽車零件的耗損 v汽車零件的主要失效形式有汽車零件的主要失效形式有零件的磨損、零件的變形、零件的疲勞損壞、零件的磨損、零件的變形、零件的疲勞損壞、零件的熱損壞和老化、零件的腐蝕損壞零件的熱損壞和老化、零件的腐蝕損壞等。等。2 2使用條件對汽車技術狀況的影響使用條件對汽車技術狀況的影響(1)(1)道路條件的影響道路條件的影響 v道路狀況和斷面形狀等決定汽車及總成的工況道路狀況和斷面形狀等決定汽車及總成的工況(載荷和速度、傳遞的轉載荷和速度、傳遞的轉矩、曲軸轉速、換擋次數以及道路不平所引起的動載荷矩、曲軸轉速、換擋次數以及道路不平所引起的動載荷)，從而決定汽，從而決定汽車零部件和機構的磨損情況，影響汽車的工作能力。車零部件和機構的磨損情況，影響汽車的工作能力。(2)(2)運行條件的影響運行條件的影響 v主要指交通流量對汽車運行工況的影響，如載貨汽車在城市街道上的速主要指交通流量對汽車運行工況的影響，如載貨汽車在城市街道上的速度較郊區(qū)要降低度較郊區(qū)要降低5050以上，發(fā)動機曲軸轉速反而升高以上，發(fā)動機曲軸轉速反而升高3535左右；換擋次左右；換擋次數增加數增加2 22.52.5倍。顯然，這種匯況必然加速汽車技術狀況的惡化進程。倍。顯然，這種匯況必然加速汽車技術狀況的惡化進程。(3)(3)運輸條件的影響運輸條件的影響 v城市公共汽車經常處于頻繁起步、加速、減速、制動和停車為主的典型城市公共汽車經常處于頻繁起步、加速、減速、制動和停車為主的典型的非穩(wěn)定工況下作，若曲軸轉速和潤滑系油壓不能與載荷協(xié)調一致地變的非穩(wěn)定工況下作，若曲軸轉速和潤滑系油壓不能與載荷協(xié)調一致地變化，惡化了配合副的潤滑條件，則零件的磨損較穩(wěn)定工況將大大加劇化，惡化了配合副的潤滑條件，則零件的磨損較穩(wěn)定工況將大大加劇。車輛維修工程課件(4)氣候條件的影響氣候條件的影響v1)環(huán)境溫度的影響。環(huán)境溫度的影響。圖圖23表明有一個故障率最低的環(huán)境氣象溫度。圖表明有一個故障率最低的環(huán)境氣象溫度。圖24也表明有一也表明有一個氣缸磨損最小的冷卻液溫度。個氣缸磨損最小的冷卻液溫度。車輛維修工程課件v2)環(huán)境濕度和風速的影響。環(huán)境濕度和風速的影響。環(huán)境的濕度大，環(huán)境的濕度大，極易惡化汽車的運行條件，加速零件的腐蝕。極易惡化汽車的運行條件，加速零件的腐蝕。濕度低、氣候干燥、道路灰塵多，也會惡化濕度低、氣候干燥、道路灰塵多，也會惡化汽車零件的工作環(huán)境，使磨損增加。汽車零件的工作環(huán)境，使磨損增加。(5)維修水平的影響維修水平的影響 我國的大修發(fā)動機耐久性普遍較差，在其主我國的大修發(fā)動機耐久性普遍較差，在其主要影響因素中，維修水平低、維修設備落后要影響因素中，維修水平低、維修設備落后和維修質量差的約占和維修質量差的約占40。其中，提高維修。其中，提高維修人員素質和水平是當務之急。人員素質和水平是當務之急。車輛維修工程課件車輛維修工程課件第二節(jié)第二節(jié) 汽車零部件失效分析汽車零部件失效分析 一、汽車失效類型一、汽車失效類型 按失效模式分類，汽車失效可分為按失效模式分類，汽車失效可分為磨損、疲勞斷裂、變形、腐蝕及老化磨損、疲勞斷裂、變形、腐蝕及老化等等五類。五類。v(1)磨損磨損 包括磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損，如包括磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損，如氣缸工作表面氣缸工作表面“拉缸拉缸”，曲軸，曲軸“抱軸抱軸”，齒輪表面和滾動軸承表面的麻點、，齒輪表面和滾動軸承表面的麻點、凹坑等。凹坑等。v(2)疲勞斷裂疲勞斷裂 包括高應變低周期疲勞、低應力高周期疲勞、腐蝕疲勞、熱包括高應變低周期疲勞、低應力高周期疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞等，如曲軸斷裂、齒輪輪齒折斷等。疲勞等，如曲軸斷裂、齒輪輪齒折斷等。v(3)腐蝕腐蝕 包括化學腐蝕、電化學腐蝕、穴蝕，如濕式氣缸套外壁麻點、孔包括化學腐蝕、電化學腐蝕、穴蝕，如濕式氣缸套外壁麻點、孔穴等。穴等。v(4)變形變形 包括彈性變形、塑性變形，如曲軸的彎曲、扭曲，基礎件包括彈性變形、塑性變形，如曲軸的彎曲、扭曲，基礎件(氣缸體、氣缸體、變速器殼體、驅動橋殼變速器殼體、驅動橋殼)變形等。變形等。v(5)老化老化 包括龜裂、變硬，如橡膠輪胎、塑料器件的老化。包括龜裂、變硬，如橡膠輪胎、塑料器件的老化。車輛維修工程課件二、汽車零件磨損二、汽車零件磨損 1汽車零件的摩擦汽車零件的摩擦(1)概念概念 兩物體相對運動使其接觸表面間產生運動阻力的現象稱為摩擦，該阻力稱兩物體相對運動使其接觸表面間產生運動阻力的現象稱為摩擦，該阻力稱為摩擦力。為摩擦力。(2)分類分類 按零件表面潤滑狀態(tài)的不同，摩擦可分為按零件表面潤滑狀態(tài)的不同，摩擦可分為下摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和下摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦混合摩擦四類。四類。1)干摩擦：干摩擦：摩擦表面間無任何潤滑介質隔開時的摩擦，稱為干摩擦。摩擦表面間無任何潤滑介質隔開時的摩擦，稱為干摩擦。2)液體摩擦：液體摩擦：兩摩擦表面被潤滑油完全隔開時的摩擦，稱為液體摩擦。兩摩擦表面被潤滑油完全隔開時的摩擦，稱為液體摩擦。3)邊界摩擦：邊界摩擦：兩摩擦表面被一層極薄的邊界膜隔開時的摩擦，稱為邊界摩擦。油膜兩摩擦表面被一層極薄的邊界膜隔開時的摩擦，稱為邊界摩擦。油膜厚度通常只在厚度通常只在0.1um以下。以下。4)混合摩擦：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的摩擦，稱為兩摩擦表面間干摩擦、液體摩擦和邊界摩擦混合存在時的摩擦，稱為混合摩擦?；旌夏Σ痢＼囕v維修工程課件 2汽車零件的磨損汽車零件的磨損 (1)概念概念 零件摩擦表面的金屬在相對運動過程中不斷損失的現象，稱為零零件摩擦表面的金屬在相對運動過程中不斷損失的現象，稱為零件的磨損。件的磨損。(2)分類分類 依摩擦原理的不同，磨損可分為依摩擦原理的不同，磨損可分為磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損和腐蝕磨損。1)磨料磨損：磨料磨損：摩擦表面間存在的硬質顆粒引起的磨損，稱為磨料磨損。摩擦表面間存在的硬質顆粒引起的磨損，稱為磨料磨損。這種硬質顆粒稱為磨料，它主要來自空氣中的灰塵、潤滑油中的雜質及這種硬質顆粒稱為磨料，它主要來自空氣中的灰塵、潤滑油中的雜質及運動過程中從零件表面脫落下來的金屬顆粒。運動過程中從零件表面脫落下來的金屬顆粒。磨料磨損的形式：磨料磨損的形式：疲勞剝落或塑性擠壓：疲勞剝落或塑性擠壓：磨料夾在兩摩擦表面之間，將對會屬表面產生磨料夾在兩摩擦表面之間，將對會屬表面產生集中的高應力，使零件表面產生疲勞和剝落集中的高應力，使零件表面產生疲勞和剝落(如磨料進入齒面間，常會發(fā)如磨料進入齒面間，常會發(fā)生疲勞和剝落生疲勞和剝落)。擦痕：擦痕：混合在氣體和液體中的磨料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隨流體以一定的速度沖刷零件的工作表面，并產生擦痕作表面，并產生擦痕(如柴油機噴油器的針閥偶件如柴油機噴油器的針閥偶件)。車輛維修工程課件 磨料磨損的影響因素：磨料磨損的影響因素：v磨料在孽擦表面間經過的距離和速度。磨料在孽擦表面間經過的距離和速度。v 磨料與金屬表面間的相互作用力。磨料與金屬表面間的相互作用力。v 零件硬度。零件硬度。v 磨料硬度。磨料硬度。v 磨料顆粒的大小。磨料顆粒的大小。減輕磨料磨損的措施：減輕磨料磨損的措施：v汽車發(fā)動機的磨料磨損主要是空氣中的磨料造成的，空氣中的磨料主要汽車發(fā)動機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，對于是塵土和沙粒，因此要有濾清效果好的空氣濾清器；燃油濾清器，對于柴油的濾清作用要求更嚴；潤滑油濾清，經常清洗機油濾清器。柴油的濾清作用要求更嚴；潤滑油濾清，經常清洗機油濾清器。v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料的硬度，以提高零件的耐磨性。車輛維修工程課件2)粘著磨損：粘著磨損：當金屬表面的油膜被破壞，摩擦表面間直接接觸而發(fā)生粘當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，使一個零件表面的金屬轉移到另一個零件表面引起的磨損，稱著作用，使一個零件表面的金屬轉移到另一個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荷大、溫度高而引起的。為粘著磨損。它主要是由于金屬表面負荷大、溫度高而引起的。粘著磨損的作用機理：粘著磨損的作用機理：v由于零件間的微觀不平由于零件間的微觀不平實際接觸面積小實際接觸面積小接觸處承受很大的靜壓力，接觸處承受很大的靜壓力，即凸起點的切向沖擊力即凸起點的切向沖擊力接觸點的油膜、氧化膜被破壞，純金屬直接接接觸點的油膜、氧化膜被破壞，純金屬直接接觸觸產牛一定的彈性變形和朔件變形產牛一定的彈性變形和朔件變形零件間吸引力增強。零件間吸引力增強。粘著磨損的影響因素：粘著磨損的影響因素：v材料特性的影響。脆性材料比塑性材料的抗粘性能好。材料特性的影響。脆性材料比塑性材料的抗粘性能好。v零件表面粗糙度的影響。光滑程度越高，磨損量越小。零件表面粗糙度的影響。光滑程度越高，磨損量越小。v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)生干孽擦，零件表面的氧化膜不易被破壞。度，使配合零件表面不發(fā)生干孽擦，零件表面的氧化膜不易被破壞。v運動速度和單位面積上壓力的影響。零件的運動速度越高，越大，摩運動速度和單位面積上壓力的影響。零件的運動速度越高，越大，摩擦力越大，越易產生粘著磨損。擦力越大，越易產生粘著磨損。車輛維修工程課件3)疲勞磨損：疲勞磨損：在交變載荷作用下，零件表層產生疲勞剝落的現象，主要在交變載荷作用下，零件表層產生疲勞剝落的現象，主要發(fā)生在純滾動及滾動與滑動并存的摩擦狀態(tài)下，如齒輪齒畫。發(fā)生在純滾動及滾動與滑動并存的摩擦狀態(tài)下，如齒輪齒畫。疲勞磨損分為非擴展性和擴展性疲勞磨損：疲勞磨損分為非擴展性和擴展性疲勞磨損：v非擴展性疲勞磨損。由于周期性的接觸壓應力作用，摩擦表面上出現非擴展性疲勞磨損。由于周期性的接觸壓應力作用，摩擦表面上出現小麻點，但隨著接觸面積的擴大，單他接觸面積降低，小麻點停止擴大。小麻點，但隨著接觸面積的擴大，單他接觸面積降低，小麻點停止擴大。v擴展性疲勞磨損。當材料塑性較差時，在接觸表面作用有較大的壓應擴展性疲勞磨損。當材料塑性較差時，在接觸表面作用有較大的壓應力，使表面產生小裂紋，并擴展而使金屬脫落，形成小麻點和擴展成凹力，使表面產生小裂紋，并擴展而使金屬脫落，形成小麻點和擴展成凹坑，使零件不能繼續(xù)工作。坑，使零件不能繼續(xù)工作。疲勞磨損機理：疲勞磨損機理：由于交變載荷的反復作用，使零件表層因為反復的彈性及塑性變形而疲勞，導由于交變載荷的反復作用，使零件表層因為反復的彈性及塑性變形而疲勞，導致表層的薄弱部位首先產生微裂紋；同時當潤滑油浸入裂紋內部時，若零件的致表層的薄弱部位首先產生微裂紋；同時當潤滑油浸入裂紋內部時，若零件的滾動方向與裂紋的方向一致，當滾動體封閉裂紋口時，堵在裂紋里的潤滑油在滾動方向與裂紋的方向一致，當滾動體封閉裂紋口時，堵在裂紋里的潤滑油在滾動擠壓力的作用下，對裂紋有劈開的作用，使裂紋的擴展速度加快，當裂紋滾動擠壓力的作用下，對裂紋有劈開的作用，使裂紋的擴展速度加快，當裂紋擴展到一定程度后，金屬便從零件表層剝落下來，在零件表面上形成點狀或片擴展到一定程度后，金屬便從零件表層剝落下來，在零件表面上形成點狀或片狀凹坑，成為疲勞磨損。狀凹坑，成為疲勞磨損。車輛維修工程課件 4)腐蝕磨損：腐蝕磨損：零件摩擦表面由于外部介質的作用，產塵化學零件摩擦表面由于外部介質的作用，產塵化學或電化學的反應而引起的磨損，稱為腐蝕磨損?；螂娀瘜W的反應而引起的磨損，稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損分為腐蝕磨損分為化學腐蝕磨損、電化學腐蝕磨損、微動磨損和化學腐蝕磨損、電化學腐蝕磨損、微動磨損和穴蝕穴蝕；化學腐蝕磨損：化學腐蝕磨損：由于金屬直接與外部介質發(fā)生化學反應而引由于金屬直接與外部介質發(fā)生化學反應而引起的磨損，稱為化學腐蝕磨損。起的磨損，稱為化學腐蝕磨損。電化學腐蝕磨損：電化學腐蝕磨損：由于金屬在外部介質中發(fā)生電化學反應而由于金屬在外部介質中發(fā)生電化學反應而引起的磨損，稱為電化學腐蝕磨損。引起的磨損，稱為電化學腐蝕磨損。微動磨損：微動磨損：零件的過盈配合表面部位在交變載荷或振動的作零件的過盈配合表面部位在交變載荷或振動的作用下所產生的磨損，稱為微動磨損。用下所產生的磨損，稱為微動磨損。穴蝕：穴蝕：與液體相對運動的固體表面，因氣泡破裂產生的局部與液體相對運動的固體表面，因氣泡破裂產生的局部高溫及沖擊高壓所引起的疲勞剝落現象，稱為穴蝕。高溫及沖擊高壓所引起的疲勞剝落現象，稱為穴蝕。車輛維修工程課件3.影響汽車零件磨損的因素及磨損規(guī)律影響汽車零件磨損的因素及磨損規(guī)律 (1)影響汽車零件磨損的因素影響汽車零件磨損的因素 磨損通常是由多種磨損形式共同作用造成磨損通常是由多種磨損形式共同作用造成的，其磨損強度與零件的材料性質、加工質量及工作條件等因素有關。的，其磨損強度與零件的材料性質、加工質量及工作條件等因素有關。v1)材料性質的影響。材料性質的影響。不同材料由于其成分、組織、結構不同，抵抗磨損不同材料由于其成分、組織、結構不同，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、鑄鐵件的耐磨的能力也不同，如碳鋼件的耐磨性隨硬度的提高而提高、鑄鐵件的耐磨性則取決于碳含量。若在鋼鐵中加入一定的合金元素及進行適當的熱處性則取決于碳含量。若在鋼鐵中加入一定的合金元素及進行適當的熱處理，均可提高零件的耐磨性。理，均可提高零件的耐磨性。v2)加工質量的影響。加工質量的影響。零件的加工質量主要指其表面粗糙度及幾何形狀誤零件的加工質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，或產生附加載荷，差。幾何形狀誤差過大，將造成零件工作中受力不均，或產生附加載荷，使磨損加劇。表面粗糙度值過大會破壞油膜的連續(xù)性，造成零件表面凸使磨損加劇。表面粗糙度值過大會破壞油膜的連續(xù)性，造成零件表面凸起點的相互咬合，同時腐蝕物質更易沉積于零件表面，使腐蝕磨損加劇。起點的相互咬合，同時腐蝕物質更易沉積于零件表面，使腐蝕磨損加劇。v3)工作條件的影響。工作條件的影響。工作條件是指零件上作時的潤滑條件、滑動速度、工作條件是指零件上作時的潤滑條件、滑動速度、單位壓力及工作溫度等。單位壓力及工作溫度等。車輛維修工程課件(2)汽車零件磨損規(guī)律汽車零件磨損規(guī)律 零件的磨損是小可避免的，工作條件不同，引起零件的磨損是小可避免的，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，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，稱為磨損特性曲線線。從圖中可以以看出，零件磨損可從圖中可以以看出，零件磨損可分為三個階段：分為三個階段：1)第一階段：第一階段：磨合期磨合期(oa段段)。由于。由于新零件及修復件表面較為粗糙，新零件及修復件表面較為粗糙，工作時零件表面的凸起點會劃破工作時零件表面的凸起點會劃破油膜，在零件表面上產生強烈的油膜，在零件表面上產生強烈的刻劃、粘接等作用，同時從零件刻劃、粘接等作用，同時從零件表面上脫落下來的金屬及氧化物表面上脫落下來的金屬及氧化物顆粒會引起嚴重的磨料磨損，所顆粒會引起嚴重的磨料磨損，所以該階段的磨損速度較快。隨著以該階段的磨損速度較快。隨著磨合時間的增長，零件表面質量磨合時間的增長，零件表面質量不斷提高，磨損速度會相應降低。不斷提高，磨損速度會相應降低。車輛維修工程課件v2)第二階段：第二階段：正常工作期正常工作期(ab段段)。經過磨合期的磨。經過磨合期的磨合，零件的表面粗糙度值降低，適油性及強度增強，合，零件的表面粗糙度值降低，適油性及強度增強，所以零件在正常工作期的磨損變得非常緩慢。所以零件在正常工作期的磨損變得非常緩慢。v3)第三階段：第三階段：極限磨合期極限磨合期(曲線曲線b點以后點以后)。磨損的不。磨損的不斷積累，造成的極限磨損期零件的配合間隙過大，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之增加，零件的磨損急劇上升。此時如互沖擊也隨之增加，零件的磨損急劇上升。此時如不及時進行調整或修理，將會造成事故性損壞。不及時進行調整或修理，將會造成事故性損壞。v由上述可知，降低磨合期的磨損量，減緩正常工作由上述可知，降低磨合期的磨損量，減緩正常工作期的磨損，推遲極限磨損期的來臨，可延長零件的期的磨損，推遲極限磨損期的來臨，可延長零件的使用壽命使用壽命(如圖中虛線所示如圖中虛線所示)。車輛維修工程課件三、汽車零件的腐蝕三、汽車零件的腐蝕 v零件受周圍介質作用而引起的損壞，稱為零件的腐蝕。按腐蝕機理可分零件受周圍介質作用而引起的損壞，稱為零件的腐蝕。按腐蝕機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，汽車上約為化學腐蝕和電化學腐蝕，汽車上約2020的零件因腐蝕而失效。的零件因腐蝕而失效。1.化學腐蝕失效機理化學腐蝕失效機理金屬零件與介質直接發(fā)生化學作用而引起的損傷，稱為化學腐蝕。金屬金屬零件與介質直接發(fā)生化學作用而引起的損傷，稱為化學腐蝕。金屬在干燥空氣中的氧化及金屬在不導電介質中的腐蝕等，均屬于化學腐蝕。在干燥空氣中的氧化及金屬在不導電介質中的腐蝕等，均屬于化學腐蝕。2電化學腐蝕失效機理電化學腐蝕失效機理電化學腐蝕是兩個小同的金屬在一個導電溶液中形成一對電極，產生電電化學腐蝕是兩個小同的金屬在一個導電溶液中形成一對電極，產生電化學反應而發(fā)牛腐蝕的作用，使允當陽極的金屬被腐蝕。電化學腐蝕的化學反應而發(fā)牛腐蝕的作用，使允當陽極的金屬被腐蝕。電化學腐蝕的基本特點是，在金屬不斷遭到腐蝕的同時還有電流產生?；咎攸c是，在金屬不斷遭到腐蝕的同時還有電流產生。3汽車零件的老化汽車零件的老化 橡膠、塑料制品和電子元件等汽車用零件，隨著時間的增長，原有的性橡膠、塑料制品和電子元件等汽車用零件，隨著時間的增長，原有的性能會逐漸衰退，這就是老化現象。這類元件、制品不論工作與否，老化能會逐漸衰退，這就是老化現象。這類元件、制品不論工作與否，老化現象都會發(fā)生，如橡膠輪胎、塑料器件等長期貯存也會發(fā)生龜裂、變硬現象都會發(fā)生，如橡膠輪胎、塑料器件等長期貯存也會發(fā)生龜裂、變硬等老化癥狀。等老化癥狀。車輛維修工程課件四、汽車零件的疲勞四、汽車零件的疲勞 v零件在交變直力作用下，經過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現象，稱為疲零件在交變直力作用下，經過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現象，稱為疲勞斷裂。勞斷裂。疲勞斷裂疲勞斷裂是汽車零件中常見的失效形式之一，也是危害性最大是汽車零件中常見的失效形式之一，也是危害性最大的一種失效形式。的一種失效形式。1疲勞斷裂失效的分類疲勞斷裂失效的分類根據零件的特點及破壞時總的應力循環(huán)次數，疲勞失效可按圖所示分類。根據零件的特點及破壞時總的應力循環(huán)次數，疲勞失效可按圖所示分類。車輛維修工程課件 2疲勞斷裂失效機理疲勞斷裂失效機理金屬零件疲勞斷裂實質上是一個累積損傷過程，大體上口可分為金屬零件疲勞斷裂實質上是一個累積損傷過程，大體上口可分為滑移、滑移、裂紋成核、微裂紋擴展、宏觀裂紋擴展、最終斷裂裂紋成核、微裂紋擴展、宏觀裂紋擴展、最終斷裂幾個過程。幾個過程。(1)疲勞裂紋的萌生疲勞裂紋的萌生 在交變載荷下，金屬零件表面產生不均勻滑移，金在交變載荷下，金屬零件表面產生不均勻滑移，金屬內的非金屬夾雜物和應力集中等可能是產生疲勞裂紋核心的策源地。屬內的非金屬夾雜物和應力集中等可能是產生疲勞裂紋核心的策源地。如圖：當滑移帶隨著疲勞的加劇而逐步加寬加深，在表面出現擠出如圖：當滑移帶隨著疲勞的加劇而逐步加寬加深，在表面出現擠出帶和擠入槽，這種擠入槽就是疲勞裂紋策源地。另外，金屬的晶界帶和擠入槽，這種擠入槽就是疲勞裂紋策源地。另外，金屬的晶界及非金屬夾雜物等處以及零件應力集中的部位及非金屬夾雜物等處以及零件應力集中的部位(臺階、尖角、鍵槽等臺階、尖角、鍵槽等)均會產生不均勻滑移，最后也形成疲勞裂紋核心。均會產生不均勻滑移，最后也形成疲勞裂紋核心。車輛維修工程課件 (2)疲勞裂紋的擴展疲勞裂紋的擴展 在沒有應力集中的情況在沒有應力集中的情況F，疲勞裂紋的擴展可分為兩個階段。，疲勞裂紋的擴展可分為兩個階段。在交變應力的作用下，裂紋從金屬材料表面上的滑移帶、擠入槽或非金屬夾雜在交變應力的作用下，裂紋從金屬材料表面上的滑移帶、擠入槽或非金屬夾雜物等處開始，沿著最大切應力方向物等處開始，沿著最大切應力方向(和主應力方向成和主應力方向成40角角)的晶面向內擴展，這的晶面向內擴展，這是裂紋擴展的第一階段。這一階段擴展速率很慢，如在有應力集中的情況下，是裂紋擴展的第一階段。這一階段擴展速率很慢，如在有應力集中的情況下，則不出現第一階段，而直接進入第二階段。裂紋按第一階段方式擴展一定距離則不出現第一階段，而直接進入第二階段。裂紋按第一階段方式擴展一定距離后，將改變方向，沿著與正應力相垂直的方向擴展，這是疲勞裂紋擴展的第二后，將改變方向，沿著與正應力相垂直的方向擴展，這是疲勞裂紋擴展的第二階段，如圖所示。這一階段裂紋擴展途徑足穿晶的，擴展速率較快。階段，如圖所示。這一階段裂紋擴展途徑足穿晶的，擴展速率較快。裂紋成核裂紋成核后的擴展過程主要包括微觀和宏觀兩個裂紋擴展階段。后的擴展過程主要包括微觀和宏觀兩個裂紋擴展階段。整個疲勞過程是：滑移整個疲勞過程是：滑移微觀裂紋產生微觀裂紋產生微觀裂紋微觀裂紋連接連接宏觀裂紋擴展直至宏觀裂紋擴展直至斷裂失效。斷裂失效。車輛維修工程課件3.疲勞斷疲勞斷El宏觀形貌特征宏觀形貌特征 典型宏觀疲勞斷口分為三個區(qū)域：典型宏觀疲勞斷口分為三個區(qū)域：疲勞源區(qū)或稱疲勞核心區(qū)疲勞源區(qū)或稱疲勞核心區(qū)、疲勞裂紋疲勞裂紋擴展區(qū)擴展區(qū)和和瞬時斷裂區(qū)瞬時斷裂區(qū)，如圖所示。，如圖所示。(1)疲勞源區(qū)疲勞源區(qū) 疲勞源是疲勞破壞的起始點。疲勞源是疲勞破壞的起始點。(2)疲勞裂紋擴展區(qū)疲勞裂紋擴展區(qū) 疲勞裂紋擴展區(qū)是疲勞疲勞裂紋擴展區(qū)是疲勞斷口最重要的特征區(qū)域。斷口最重要的特征區(qū)域。(3)瞬時斷裂區(qū)瞬時斷裂區(qū) 當疲勞裂紋擴展列臨界尺寸當疲勞裂紋擴展列臨界尺寸時，剩余截向上的真實應力超過材料強度，時，剩余截向上的真實應力超過材料強度，零件發(fā)生瞬時斷裂的區(qū)域。零件發(fā)生瞬時斷裂的區(qū)域。車輛維修工程課件4.提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法提高汽車零件抗疲勞斷裂的方法提高金屬零件疲勞抗力的基本途徑是：提高金屬零件疲勞抗力的基本途徑是：(1)延緩疲勞裂紋萌生時間延緩疲勞裂紋萌生時間 其方法有強化金屬合金表面，控制表面的不其方法有強化金屬合金表面，控制表面的不均勻滑移，如表面滾壓、噴丸以及表面熱處理等。細化材料晶?？商岣呔鶆蚧?，如表面滾壓、噴丸以及表面熱處理等。細化材料晶?？商岣咂趶姸葮O限；采用熱處理方法使晶界呈鋸齒狀或使晶粒定向排列并與疲勞強度極限；采用熱處理方法使晶界呈鋸齒狀或使晶粒定向排列并與受力方向垂直，以防止晶界成為疲勞裂紋擴展的通道。另外，提高金屬受力方向垂直，以防止晶界成為疲勞裂紋擴展的通道。另外，提高金屬材料的純潔度，減小夾雜物尺寸以及提高零件表面完整性設計水平，盡材料的純潔度，減小夾雜物尺寸以及提高零件表面完整性設計水平，盡量避免應力集中的現象等，都是抑制或推遲疲勞裂紋產生的有效途徑。量避免應力集中的現象等，都是抑制或推遲疲勞裂紋產生的有效途徑。(2)降低疲勞裂紋擴展的速率降低疲勞裂紋擴展的速率 其主要方法有：其主要方法有：v1)止裂孔法，即在裂紋擴展前沿鉆孔，以阻止裂紋繼續(xù)擴展。止裂孔法，即在裂紋擴展前沿鉆孔，以阻止裂紋繼續(xù)擴展。v2)擴孔清除法，即在不影響強度的前提下，采用擴孔方法加大已產生疲擴孔清除法，即在不影響強度的前提下，采用擴孔方法加大已產生疲勞裂紋的內孔直徑，將疲勞裂紋清除。勞裂紋的內孔直徑，將疲勞裂紋清除。v3)刮磨修理法，即用刮磨方法將零件局部表面已產生的裂紋清除。此外，刮磨修理法，即用刮磨方法將零件局部表面已產生的裂紋清除。此外，還可以在裂紋處采用局部增加有效截面或補貼金屬條等降低應力水平的還可以在裂紋處采用局部增加有效截面或補貼金屬條等降低應力水平的方法，以阻止裂紋繼續(xù)產生與擴展。方法，以阻止裂紋繼續(xù)產生與擴展。(3)提高疲勞裂紋門檻值提高疲勞裂紋門檻值k長度。長度。金屬零件裂紋擴展的門檻值是指疲勞金屬零件裂紋擴展的門檻值是指疲勞裂紋小擴展裂紋小擴展(穩(wěn)定穩(wěn)定)的最高應力強度因子幅。其值一般由試驗直接確定。的最高應力強度因子幅。其值一般由試驗直接確定。車輛維修工程課件五、汽車零件變形五、汽車零件變形 v零件在使用過程中，由于承載或內部應力的作用，零件在使用過程中，由于承載或內部應力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現象稱為零件的變形。使零件的尺寸和形狀改變的現象稱為零件的變形。v零件變形失效的類型有零件變形失效的類型有彈性變形失效彈性變形失效、塑性變形失塑性變形失效效和和蠕變變形失效蠕變變形失效。v零件在外力作用下發(fā)生彈性撓曲，其撓度超過許用零件在外力作用下發(fā)生彈性撓曲，其撓度超過許用值而破壞零件間相對位置精度的現象，稱為值而破壞零件間相對位置精度的現象，稱為彈性變彈性變形失效形失效。v零件的工作應力超過材料的屈服強度而產生塑性變零件的工作應力超過材料的屈服強度而產生塑性變形所導致的失效，稱為形所導致的失效，稱為塑性變形失效塑性變形失效。v蠕變蠕變是指材料在一定應力是指材料在一定應力(或載荷或載荷)作用下，隨時間作用下，隨時間延長，變形不斷增加的現象。延長，變形不斷增加的現象。