汽车零部件的失效理论
汽车维修工程课件第一章汽车可靠性理论基础ppt
No.10044
（十）有效度
是把系统可靠性和维修性特性转换为效能的一个 指标的参数。通过可用性分析，可以在系统的可靠 性和维修性参数间作出合理的权衡。
A(t) U D U
A(t)—有效度
式中 U —能工作时间；
D —不能工作时间
—所有样本发生的 i类故障数
第三类故障：一般故障 qkj 100
i —每次发生 类故障的扣分数 第四类故障：轻微故障 qkj 20
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三、系统可靠性
（一）系统可靠性的定义
系统可靠性是指工作系统在一定的使用条件下， 在要求的工作时间内，完成规定功能的能力。
系统可靠性是建立在系统中各个零件及部件间的作用 关系和这些零部件所具有的可靠性基础之上的。换言之， 系统可靠性为其组成总成（子系统）及零件可靠性的函 数。
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平均寿命： E( X )
方差寿命： d ( X ) 2
可靠寿命： 中位寿命：
TR U p
T (0.5)
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（三）对数正态分布
若随机变量T的对数值lnt服从正态分布，则该随机变 量T就服从对数正态分布。
，
图 0, 1的对数正态分布曲线
分布函数：
x1
(ln t )2
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（二）正态分布
正态分布是一种最常用的连续型分布，它可以用来描述许多自然现 象和各种物理性能，也是机械制造、科学实验及测量技术进行误差分析 的重要工具。
1．正态分布特征
正态分布的故障密度函数为
f (x) 1 exp[ 1 ( x )2 ]
2
lsdyna 失效准则
lsdyna 失效准则摘要：1.lsdyna 失效准则简介2.lsdyna 失效准则的分类3.lsdyna 失效准则的应用领域4.我国在失效准则研究方面的进展5.未来研究方向与挑战正文：lsdyna 失效准则是一种广泛应用于结构动力学分析的失效理论。
失效准则的制定旨在保证结构在各种工况下的安全性能。
本文将对lsdyna 失效准则进行简要介绍，并分析其在不同领域的应用及我国在该领域的研究进展。
1.lsdyna 失效准则简介lsdyna 失效准则起源于美国，是一种基于能量的失效理论。
它通过计算结构的能量变化，判断结构是否失效。
lsdyna 失效准则具有较高的计算精度和较强的适应性，能满足多种工况下的失效分析需求。
2.lsdyna 失效准则的分类lsdyna 失效准则主要分为以下几类：(1) 基于能量的失效准则，如能量释放率法、能量平衡法等。
(2) 基于变分原理的失效准则，如最大势能原理、最小势能原理等。
(3) 基于强度的失效准则，如强度折减法、等效应力法等。
3.lsdyna 失效准则的应用领域lsdyna 失效准则在以下领域得到了广泛应用：(1) 航空航天：用于分析飞行器结构在复杂工况下的安全性能。
(2) 汽车工程：用于评估汽车零部件在碰撞过程中的失效风险。
(3) 土木工程：用于预测桥梁、高楼等结构在风、地震等自然灾害下的抗灾能力。
(4) 机械制造：用于分析机床、起重设备等在极限载荷下的可靠性。
4.我国在失效准则研究方面的进展近年来，我国在失效准则研究方面取得了显著进展。
我国学者在引进、消化、吸收国外先进失效准则的基础上，发展了具有自主知识产权的失效理论。
此外，我国还积极参与国际失效准则标准的制定，为国际失效准则研究做出了贡献。
5.未来研究方向与挑战面对未来，失效准则研究仍然面临诸多挑战。
一方面，随着工程结构的日益复杂，失效准则需要不断优化和完善，以适应各种新型结构的安全分析需求。
另一方面，失效准则研究与计算机科学、材料科学等领域的交叉融合将成为新的研究热点。
第二章 汽车零部件失效理论
汽车维修工程习题第二章汽车零部件的失效模式及分析一、名词解释1．汽车零件失效：指汽车在运行过程中，零部件逐渐丧失原有的性能或技术文件所要求的的性能，从而引起汽车技术状况变差，直至不能履行规定的功能。
2．混合摩擦：两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦混合存在的摩擦，称为混合摩擦。
3．磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，称为磨料磨损。
4．边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦，称为边界摩擦。
5．磨损：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。
6．穴蚀：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。
7．疲劳断裂：零件在交变载荷作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象。
8．失效度：产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能（即发生故障）的概率。
9。
粘着磨损：摩擦副相对运动时由于固相焊合接触表面的材料发生转移的现象。
二、填空题1、汽车早期失效期的基本特征是开始时失效率( )。
2、汽车失效类型有（磨损）、（疲劳断裂）、腐蚀、变形、老化。
3、微动磨损一般发生在交变载荷或振动作用的（）配合表面部位。
4、腐蚀按机理不同，可分为（）腐蚀、（）腐蚀。
5、润滑油中加入适量的活性添加剂，可以（）磨合过程，提高磨合质量。
6、引起零件失效的原因分为工作条件、设计制造以及（）。
7、粘接剂的种类有环氧树脂胶、酚醛树脂胶和( )。
8、汽车零部件腐蚀失效分为化学腐蚀失效和( )失效。
9、影响汽车零件磨损的因素有（）、（）、（）。
三、判断题1、低温条件下随着温度下降，汽油粘度、相对密度增加，发动机启动困难（）四、简答题1、什么是干摩擦？其磨损特征是什么？在汽车上，一般将摩擦副表面间完全没有润滑油或其他润滑介质时的摩擦称为干摩擦。
其特征是：摩擦表面直接接触，产生强烈地阻碍摩擦副表面相对运动的分子吸引和机械啮合作用，消耗动力，转化为有害的摩擦热。
伴随着强烈的摩擦副表面磨损。
汽车零部件的失效模式及其分析
扩展的横向裂纹。
总之，磨料磨损机理是属于 磨料的机械作用，这种机械作用 在很大程度上与磨料的性质、形 状及尺寸大小、固定的程度及载 荷作用下磨料与被磨表面的机械
性能有关。
四、粘着磨损及其失效机理
v 定义：摩擦副相对运 动时，由于固相焊合 作用的结果，造成接 触面金属损耗的现象 称为粘着磨损。
v 是缺油或油膜破坏 后发生干摩擦的结果； 是指一个零件表面上 的金属转移到另一个 零件表面上，而产生 的磨损。
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；
一、失效的概念 汽车零部件失去原设计所 规定的功能称为失效。失效不 仅是指完全丧失原定功能，而 且还包含功能降低和有严重损 伤或隐患、继续使用会失去可 靠性和安全性的零部件。
二、失效的基本形式
按失效模式和失效机理对失效进行分
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。
磨料磨损的失效机理（假说）
以 微 量 切 削 为 主 的 假 说 ；塑 性 金 属 同固定的磨料摩擦时：磨屑呈螺旋形、 弯 曲 形 等 ；在 金 属 表 面 内 发 生 ⑴ 塑 性 挤 压 、形 成 擦 痕 ；⑵ 切 削 金 属 ，形 成 磨 屑 ；
以压痕为主的假说：对塑性较大的 材料；磨料在压力作用下压入材料表 面，梨耕另一金属表面，形成沟槽，使 金属表面受到严重的塑性变形压痕两 侧金属已经破坏，磨料极易使其脱落。
16432汽车维修工程第2章-PPT文档资料
（４）变形 包括弹性变形、塑性变形，如曲轴的弯曲、扭 曲，基础件（气缸体、变速器壳体、驱动桥壳）变形等。 （５）老化 包括龟裂、变硬、如橡胶轮胎、塑料器件的老 化等。
二、汽车零件磨损
1．汽车零件的摩擦 （1）概念：两物体相对运动使其接触表面间产生运动阻力的 现象称为摩擦，该阻力称为摩擦力。 （2）种类：按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分： 干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦四类。
三、汽车失效的主要原因
1．汽车零件的耗损 2．使用条件对汽车技术状况的影响
（1）道路条件的影响。道路状况和断面形状等决定了汽车及 总成的工况（载荷和速度域、传递的扭矩、曲轴转速、换档次数， 以及道路不平所引起的动载荷）从而决定汽车零部件和机构的磨 损况，影响汽车的工作能力。 （2）运行条件的影响。主要指交通流量对汽车运行工况的影 响，如载货汽车在城市街道上速度较郊区要降低50％以上，发动 机曲轴转速反而升高35％左右；换档次数增加2～2．5倍。显然， 这种工况必然加速汽车技术状况的恶化进程。 （3）运输条件的影响。城市公共汽车经常处于频繁起步、加 速、减速、制动和停车为主的典型的非稳 定工况下工作、如曲 轴转速和润滑系油压不能与载荷协调一致地变化，恶化了配合副 的润滑条件使零件的磨损较稳定工况大大加剧。
1）干摩擦：摩擦表面间无任何润滑介质隔开时的摩擦称为 干摩擦。
2）液体摩擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时的摩擦称为 液体摩擦。
擦
3）边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄润滑油膜隔开时的摩 称为边界摩擦。
4）混合摩擦：两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦 混合存在时的摩擦称为混合摩擦。 2．汽车零件的磨损 （1）概念：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。磨损的发生将造成零件形状尺寸及表 面性质的变化，使零件的工作性能逐渐降低，但磨损有时也是有 益的，如：磨合
汽车维修工程
汽车维修⼯程第⼀章、汽车可靠性理论基础1、失效曲线可划分为三个阶段，即失效的三个时期：（1）早期失效期。
基本特征：开始失效效率较⾼，随时间推移，失效率逐渐降低。
（2）偶然失效期。
基本特征：失效率λ（t）近似等于常数，失效率低且性能稳定。
（3）耗损失效期。
基本特征：随着时间的增长，失效率急剧加⼤。
2、汽车故障模式是指故障的表现形式，有如下⼏种：1）损坏型故障模式，如断裂、碎裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂以及压痕等。
2）退化型故障模式，如⽼化、变质、脱落以及异常磨损等。
3）松脱型故障模式，如松动、脱落等。
4）失调性故障模式，如压⼒过⾼或过低、⾏程失调、间隙过⼤或过⼩、⼲涉以及卡滞等。
5）堵塞与渗漏型故障模式，如堵塞、⽓阻、漏油、漏⽔以及漏⽓等。
6）性能衰退型或功能失效型故障模式，如功能失效、性能衰退、公害超标、异响以及过热等。
3、故障分类：1）早期故障型：产品在使⽤初期发⽣的可能性很⼤，但随时间的延长⽽逐渐下降。
2）耗损故障型：是指产品经长期使⽤后，出现⽼化衰竭⽽引起，其随时间的延长⽽逐渐增加。
4、可靠性试验按试验性质分为寿命试验、临界试验、环境试验和使⽤试验等。
5、临界试验是为了进⼀步找出作为安全零件的弱点，进⾏强制性破坏试验，施以破坏性应⼒，以证实实际使⽤中若发⽣最⼤应⼒时，零件是否具有充分的强度。
第⼆章、汽车零件失效理论6、汽车完好技术状况是指汽车完全符合技术⽂件规定要求的状况，即技术状况的各种参数值（既包括主要使⽤性能的参数值，也包括外观、外形等次要参数值），都完全符合技术⽂件的规定。
7、汽车的使⽤条件有道路条件、运⾏条件、运输条件、⽓候条件和使⽤⽔平等汽车外部条件。
8、汽车失效可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及⽼化等五类。
9、摩擦可分为⼲摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦四类。
a、液体摩擦举例：汽车上⼤部分相对运动的部位都是在液体摩擦状态下进⾏的（如：曲轴和轴承）。
b、边界摩擦：两摩擦⾯被⼀层极薄的边界膜隔开时的摩擦。
《汽车维修》课程教学大纲
《汽车维修》课程教学大纲课程代码：020242009课程英文名称：Auto Service课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：车辆工程大纲编写（修订）时间： 2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是车辆工程专业的一门专业选修课。
通过本课程的学习，使学生掌握汽车维修理论基础、汽车维修工艺、汽车维修管理、汽车总成维修等知识。
为学生提供从事汽车使用、维护以及维修所必须的专业知识。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过本课程的学习，培养学生在分析汽车零部件及总成失效模式的基础上，用理论分析和试验相结合的方法，研究汽车可靠性和结构设计、制造工艺及使用条件之间的关系，分析各失效模式的产生机理和影响因素，为合理使用汽车、科学试验汽车、正确设计汽车，提高汽车使用的可靠性提供依据。
使学生了解汽车维修的制度、方法以及我国维修行业的状况，掌握必要的汽车主要总成的维修技能。
（三）实施说明1、本课程主要阐述了汽车零部件的失效理论、汽车可靠性的理论基础；维修的基本概念、国内外汽车维修制度的概念的概况；汽车维护作业的分类及组织；汽车维修的工艺；汽车修理作业的组织、汽车大修的工艺过程；汽车接收、零件清洗情况、检验分类、总成的装配与实验等工艺要求；汽车零件的机械加工、焊接、喷涂、电镀、粘接等修复方法；汽车主要总成的故障诊断与维修方法。
2、本课程重点是汽车零部件的失效理论、汽车可靠性理论基础；汽车大修的工艺过程；汽车总成的装配与实验等工艺要求；汽车主要总成的故障诊断与维修方法。
3、在教学过程中将侧重培养应用型本科人才的需要，注重对学生应用能力的培养。
力求反映最新研究成果对汽车使用可靠性的提高和影响，注重理论联系实际。
（四）对先修课的要求汽车构造机械设计基础（五）对习题课、实验环节的要求安排一定的习题练习，并以讲、练、讨论相结合的方式进行。
引导学生对所学内容的基本概念、基本原理和基本方法有更加深入的了解。
汽车零部件损伤
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 为和化学反应膜物理吸附膜
• 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
⑷磨料磨损的影响因素 X----4B磨损试验机
• 主要使用技术指标：
①将砂纸贴在圆盘上圆盘转速 60r/min；
②试件：直径为2mm长度为 20mm的20号钢；
③圆盘每转一圈试件径向移动 1mm;
④试件上的载荷压力用配重盘 加在承载卡子上
• 试验结果用相对耐磨性ε表示即在同一试验 条件下相同的磨损轨迹长度时标准试件的 线磨损与试件的线磨损之比
第二章汽车零部件的损伤及其分析
• 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
⑶磨料磨损的失效机理假说
③以压痕为主的假说对于塑性较大的材料磨料 在压力作用下压入材料表面刮削金属表面形 成沟槽使金属表面受到严重的塑性变形压痕
④以断裂为主的假说针对脆性材料磨料在压入 和刮擦金属表面时产生脆性断裂即磨料压入 深度达到临界深度时随压力产生的拉伸应力 足以使裂纹产生
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第二章 汽车零部件的失效理论
第一节 汽车零部件失效概述 第二节 汽车零部件的磨损失效 第三节 汽车零件的疲劳断裂失效 第四节 汽车零件的变形失效 第五节 汽车零件的腐蚀失效 第六节 汽车零部件失效方法分析
第一节 汽车零部件失效概述
一、汽车零件失效类型 1.失效的分类 汽车整机的失效通常是由某个零部件首先损坏而引发的。而汽车 零件的失效大致有三种形式： ①过量变形，以致在机构中失去功能，如高温工作条件下的螺栓发生
松弛，汽车板簧发生滞后塑性变形失去弹性等；
②磨损或腐蚀造成表面损伤，影响到机构的精度或灵敏度等； ③断裂事故，这往往造成灾难性后果。
根据失效的原因、性质、机理、程度、产生的速度、发生的时间
以及失效产生的后果，将失效进行不同的分类见表 2-1。
第一节 汽车零部件失效概述
表2-1 失效的分类及定义
第一节 汽车零部件失效概述
第一节 汽车零部件失效概述
二、汽车零件的失效原因 （4）气候条件的影响 ①环境温度的影响。图2-1表明有一个故障率最低的环境气象温度。 图2-2 也表明有一个汽缸磨损最小的冷却液温度。
图2-1汽车故障率与环境温度图 ②环境湿度和风速的影响。 （5）维修水平的影响
图2-2汽缸磨损与冷却液温度
第二节 汽车零部件的磨损失效
第二节 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的摩损
（1）磨料磨损 磨料磨损的定义形式、影响因素及减轻措施
表2-3
第二节 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的摩损 （2）黏着磨损 黏着磨损的定义机理、影响因素和减轻措施 表2-4
第二节 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的摩损 （3）疲劳磨损 疲劳磨损的定义、分类、产生机理和减轻措施 表2-5
第二节 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的摩损 1. 磨损的概念 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。 2. 磨损的分类 依摩擦原理的不同，磨损可分为磨料磨损、黏着磨损、疲劳磨损 和腐蚀磨损。 （1）磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损。 （2）黏着磨损：当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接 触而发生黏着作用，使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面而 引起的磨损 。 （3）疲劳磨损：在交变载荷作用下ꎬ 零件表层产生疲劳剥落的 现象。 （4）腐蚀磨损：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。
第二节 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的摩损 （4）腐蚀磨损 疲劳磨损的定义、分类、产生机理和减轻措施 表2-6
第二节 汽车零部件的磨损失效
三、影响汽车零件摩损的因素及磨损规律
1. 影响汽车零件磨损的因素 （1）材料性质的影响。不同材料由于其成分、组织、结构不同， 抵抗磨损的能力也不同，如碳钢件的耐磨性随硬度的提高而提高，铸 铁件的耐磨性则取决于碳含量。若在钢铁中加入一定的合金元素及进 行适当的热处理，均可提高零件的耐磨性。 （2）加工质量的影响。零件的加工质量主要指其表面粗糙度及几 何形状误差。几何形状误差过大，将造成零件工作中受力不均，或产 生附加载荷，使磨损加剧。表面粗糙度值过大会破坏油膜的连续性， 造成零件表面凸起点的相互咬合，同时腐蚀物质更易沉积于零件表面， 使腐蚀磨损加剧。 （3）工作条件的影响。工作条件是指零件工作时的润滑条件、滑 动速度、单位压力及工作温度等。
第二节 汽车零部件的磨损失效
三、影响汽车零件摩损的因素及磨损规律 2. 汽车零件磨损规律 零件磨损分为三个阶段： （1）第一阶段，磨合期（oa 段）：由于新零件及修复件表面较为粗 糙，会引起严重的磨料磨损，所以该阶段磨损速度较快。 （2） 第二阶段，正常工作期（ab段）：经过磨合期的磨合，零件的 表面粗糙度值降低，适油性及强度增强， 所以磨损变得非常缓慢。 （ 3 ）第三阶段，极限磨合期） 曲线 b 点以后）：由 于磨损的 不断积累，造成的极限磨损期 零件的配合间隙过大，油压降 低，正常的润滑条件被破坏， 零件之间的相互冲击也随之增 加，零件的磨损急剧上升。 图2-3汽车零件磨损特性曲线
一、汽车零件的摩擦 1. 概念 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摩擦， 该阻力称为摩擦力。 2.分类 按零件表面润滑状态的不同，摩擦分为干摩擦、液体摩擦、边界 摩擦和混合摩擦四类。 （1）干摩擦：摩擦表面间无任何润滑介质隔开时的摩擦。 （2）液体摩擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时的摩擦。 （3）边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开时的摩擦。 （4）混合摩擦：两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦混合 存在时的摩擦。 注：实际工作状态中，零件通常都是在混合摩擦状态下工作的， 其摩擦状态随工作条件的变化而变化。
第一节 汽车零部件失效概述
二、汽车零件的失效原因 1. 汽车零件的耗损 在汽车技术状况的变化过程中，尽管影响因素复杂，但汽车零件 失效的主要原因仍然是汽车各机构的组成元件（包括零件）之间在工 作过程中相互作用，使机构、总成、汽车的技术状况发生恶化的结果。 2. 使用条件对汽车零件技术状况的影响 （1）道路条件的影响。道路状况和断面形状等决定了汽车及总 成的工况，从而决定汽车零部件和机构的磨损情况，影响汽车的工作 能力。 （2）运行条件的影响。主要指交通流量对汽车零件运行工况的 影响。 （3）运输条件的影响。城市公共汽车经常处于频繁起步、加速、 减速、制动和停车为主的典型的非稳定工况下工作，若曲轴转速和润 滑系统油压不能与载荷协调一致地变化，恶化了配合副的润滑条件， 则零件的磨损较稳定工况将大大加剧。