汽车零部件失效模式及其教程.ppt

第二章汽车零部件的失效模式及其分析 重点： 1.汽车零件失效的基本原因； 2.汽车摩擦学理论； 3.磨损的分类与失效； 4.汽车零件疲劳； 5.汽车零件的变形； 6.汽车零件的腐蚀； 第二章汽车零部件的失效模式及其分析 难点： 1.汽车摩擦学-混合摩擦； 2.粘着磨损；微动磨损； 3.腐蚀磨损； 4.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法； 5.基础件的变形； 第二章汽车零部件的失效模式及其分析 汽车零部件失效分析，是研究汽车零部件丧失其功能的原因、特征和规律；目的在于：分析原因，找出责任，提出改进和预防措施，提高汽车可靠性和使用寿命。 第一节汽车零部件失效的概念及分类 一、失效的概念； 二、失效的基本类型； 三、零件失效的基本原因； 汽车零件失效分类 三、零件失效的基本原因 ⒈工作条件 包括零件的受力状况和工作环境； ⒉设计制造 设计不合理、选材不当、制造工艺不当等； ⒊使用维修 三、零件失效的基本原因⒈工作条件 三、零件失效的基本原因⒉设计制造；⒊使用维修； 第二节汽车零部件磨损失效模式与失效机理 汽车或机械运动在其运动中都是一个物体与另一物体相接触、或与其周围的液体或气体介质相接触，与此同时在运动过程中，产生阻碍运动的效应，这就是摩擦。由于摩擦，系统的运动面和动力面性质受到影响和干扰，使系统的一部分能量以热量形式发散和以噪音形式消失。同时，摩擦效应还伴随着表面材料的逐渐消耗，这就是磨损。 磨损是摩擦效应的一种表现和结果。“磨损是构件由于其表面相对运动而在承载表面上不断出现材料损失的过程。” 据统计有75%的汽车零件由于磨损而报废。因此磨损是引起汽车零件失效的主要原因之一。 一、摩擦学基础理论 ⒈摩擦理论； ⒉摩擦分类； ⒈几种主要的摩擦理论 ⒉摩擦分类 桶面环与气缸壁间的楔形间隙与油膜 由于活塞环表面加工的缘故使活塞在运动中活塞环与气缸壁运动表面间都存在楔形间隙； 在发动机磨合过程中，矩形断面活塞环演变成类似桶面环的形状。 轴颈与轴瓦间楔形润滑油膜建立过程 收敛油楔形成动压油膜 在其它外界因素一定的情况下，两表面间形成油膜的条件与摩擦副表面相对运动速度、润滑油粘度、外载荷有关。 边界润滑膜 吸附膜是在边界摩擦状态中，润滑剂中的极性分子吸附在摩擦副表面上所形成的边界膜，可分为物理吸附膜和化学反应膜。 对于含硫、磷、氯等元素添加剂的润滑油而言，由于它能与摩擦副表面产生化学反应而生成边界膜，所以称为化学反应膜。 边界润滑膜的形成 脂肪酸是一种长链型的极性化合物。它的一端有能牢固吸附在金属表面上的极性团COOH，可以在金属上形成一层致密的按一定方向排列的、通常由3~4层分子构成的边界吸附膜。由于长长的链式分子本体排列紧密，且链与链之间具有内聚力，因而使边界膜具有一定的承载能力。 单分子层吸附膜的润滑作用模型 在边界摩擦情况下，当摩擦副表面相对运动时，由于两表面上各自的吸附膜象两把毛刷相互滑动，从而避免了金属摩擦副表面直接接触，降低了摩擦系数。起到了润滑作用。 边界摩擦特性 边界摩擦的摩擦系数不取决于润滑剂的粘度，而是取决于两表面和润滑剂的特性，一般在0.03~0.05之间，且通常与载荷和相对滑动速度无关。 边界摩擦特性 无论是吸附膜还是反应膜，都有一定的临界温度，若工作温度过高，将使边界膜破坏，出现固体摩擦。 “备注” 使用极压添加剂应注意的问题 使用要谨慎。一般不用强极压剂，一是这些强极压剂未达到其反应温度时，是不会生成反应膜的，因而加它无用；二是这些强极压剂往往具有不同程度的腐蚀性，尤其对有色金属；在使用弱极压剂时，也要注意其用量，切勿过量使用。 ⑷混合摩擦 在汽车零件摩擦副的工作中，固体摩擦、流体摩擦和边界摩擦这三种或其中两种摩擦是混合存在的称为混合摩擦。 半固体摩擦 半流体摩擦 长时间停车后重新启动的汽车发动机气缸壁与活塞环在开始启动的最初时刻（尤其是气缸上部）、发动机运转正常； 三、磨料磨损及其失效机理 磨料的来源；粒度为20μm～30μm的尘埃将引起曲轴轴颈、气缸表面的严重磨损，而1μm以下的尘埃同样会使凸轮挺杆副磨损加剧； 磨料磨损的失效机理（假说） 影响因素： 摩擦表面抵抗磨料磨损的强度主要取决于材料和磨粒的机械性能以及摩擦副的工作条件。 磨料硬度的影响： 材料的硬度：为减少磨损当材料表面硬度是磨粒硬度的1.3倍时，磨损量是最小的； 磨料尺寸的影响 磨料尺寸增大，磨损量增加，但当尺寸增加到一定值后，磨损量不再增加，过大的磨粒可以凸出于表面，起到阻止其它磨料对表面进行显微切削的作用。 四、粘着磨损及其失效机理 定义：摩擦副相对