汽车零部件的失效机理及其分析

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汽车零部件的失效机理及其分析教材

第五节汽车零部件变形失效机理
零件在使用过程中，由于承载或内部应力的作用，使零件的尺寸和形状改变的现象称为零件的变形。零件变形失效的类型有：

弹性变形失效
塑性变形失效蛹变失效
第六节汽车零部件失效分析方法
一.失效分析的基本思路
按分析检验项目进行失效分析
按失效模式进行分析系统工程分析方法

影响因素防治措施
思考题
1. 气缸－活塞环的磨损规律是什么？为什么？ 2. 零件磨损量如何测定？
参考答案
1. 气缸－活塞环的磨损规律是什么？为什么？
规律：高度方向，上大下小；圆周方向不规则
影响因素：磨料、工作气体压力、润滑和腐蚀物质。 2. 零件磨损量如何测定？

直接测量法：表面测量法、称重法、刻痕法和快速磨损法；间接测量法：光谱分析法和同位素法。
四.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法
延续疲劳裂纹萌生时间降低疲劳裂纹扩展的速率提高疲劳裂纹门槛值△km长度
思考题
1.
疲劳断裂与磨损的区别
损伤形式比较因素损坏形式受力情况表面变形初始裂纹疲劳磨损疲劳断裂
第四节汽车零部件腐蚀失效及其机理
零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，汽车上约20％的零件因腐蚀而失效。

第一节汽车零部件失效的概念及分类
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及安全性的零部件。

二、失效的基本类型
三.零件失效的基本原因

汽车零部件失效概述

油、气、电及机械间隙调整不当
阻漏型失效模式
不畅、堵塞、气阻、漏油、漏气、漏风、漏电、漏雨、渗水、渗油等
漏气漏油装置失效、密封件失效、气候环境
功能型失效
功能失效、性能不稳、性能下降、性能失效、启动困难、干涉、卡滞、转向过度、转向沉重、转向不回位、离合器分离不彻底、离合器分不开、制动跑偏、流动不畅、指示失灵、参数输出不准、失调、抖动、漂移、接触不良、公害超标、异响、过热等
曲轴断裂、齿轮轮齿折断
橡胶轮胎、塑料器件的老化
湿式气缸套外壁麻点、孔穴
第一节汽车零部件失效概述
失效模式
表现形式
诱发因素
损坏型失效模式
裂痕、裂纹、破裂、断裂、破碎、开裂、弯坏、扭坏、变形过大、塑性变形、卡死、烤蚀、点蚀、烧蚀、击穿、蠕变、剥落、短路、开路、断路、错位、压痕等
汽车维修工程
汽车零部件的失效理论
第二章汽车零部件的失效理论
本章重点:
了解汽车零件失效类型和原因
熟悉磨损失效的形式和机理
掌握汽车零件磨损的因素及磨损规律
了解汽车零件的疲劳断裂失效和汽车零件的腐蚀失效
熟悉汽车零件的变形失效形式和机理
掌握汽车零部件失效的综合分析的方法
第一节汽车零部件失效概述
应力冲击、电冲击、疲劳、磨损、材质问题、腐蚀
退化型失效模式
老化、变色、变质、表面保护层剥落、侵蚀、腐蚀、正常磨损、积碳、发卡等
自然磨损、老化及环境诱发
松脱型失效模式
松矿、松动、脱落、脱焊等
紧固件、焊接件出现问题
失调型失效模式
间隙不适、流量不当、压力不当、电压不符、电流偏值、行程失调、间隙过大或过小等
（2）压力

汽车零部件的失效模式及分析

汽车零部件的失效模式及分析专业：班级学号：姓名：指导教师：年月摘要汽车零件失效分析，是研究汽车零件丧失其规定功能的原因、特征和规律；研究其失效分析技术和预防技术，其目的在与分析零部件失效的原因，找出导致失效的责任，并提出改进和预防措施，从而提高汽车可靠性和使用寿命。

目录第一章汽车零部件失效的概念及分类 (1)一、失效的概念 (1)二、失效的基本分类型 (1)三、零件失效的基本原因 (2)第二章汽车零部件磨损失效模式与失效机理 (3)一、磨料磨损及其失效机理 (3)二、粘着磨损及其失效机理 (4)三、表面疲劳磨损及其失效机理 (5)四、腐蚀磨损及其失效机理 (5)五、微动磨损及其失效机理 (6)第三章汽车零部件疲劳断裂失效及其机理 (8)第四章汽车零部件腐蚀失效及其机理 (9)第五章汽车零部件变形失效机理 (10)参考文献 (11)第一章汽车零部件失效的概念及分类一、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，而且功能降低和严重损伤或隐患、继续使用会失去可靠性及安全性的零部件。

机械设备发生失效事故，往往会造成不同程度的经济损失，而且还会危及人们的生命安全。

汽车作为重要的交通运输工具，其可靠性和安全性越来越受到重视。

因此，在汽车维修工程中开展失效分析工作，不仅可以提高汽车维修质量，而且可为汽车制造部门提供反馈信息，以便改进汽车设计和制造工艺。

二、失效的基本分类型按失效模式和失效机理对是小进行分类是研究失效的重要内容之一。

失效模式是失效件的宏观特征，而失效机理则是导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因，并依零件的种类、使用环境而异。

汽车零部件按失效模式分类可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类。

汽车零件失效分类一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。

研究失效原因，找出主要失效模式，提出改进和预防措施，从而提高汽车零部件的可靠性和使用寿命。

三、零件失效的基本原因引起零件是小的原因很多，主要可分为工作条件（包括零件的受力状况和工作环境）、设计制造（设计不合理、选材不当、制造工艺不当等）以及使用与维修等三个方面。

汽车主要失效形式

汽车零件失效的五种形式：一、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磨损，它包括物理的、化学的、机械的、冶金的综合作用。

对于一个表面的磨损，可能是由于单独的磨损机理造成的，也可能是由于综合的磨损机理造成的。

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。

二、腐蚀：金属零件的腐蚀是指表面与周围介质起化学或电化学作用而发生的表面破坏现象。

腐蚀损伤总是从金属表面开始，然后或快或慢地往里深入，并使表面的外形发生变化，出现不规则形状的凹洞、斑点等破坏区域。

腐蚀的结果使金属表面产生新物质，时间长久将导致零件被破坏。

三、穴蚀：穴蚀是一种比较复杂的破坏现象，它是机械、化学、电化学等共同作用的结果。

当液体中含有杂质或磨料时会加速破坏过程。

穴蚀常发生在柴油机缸套的外壁、水泵零件、水轮机叶片、液压泵等处。

四、断裂断裂是零件在机械力、热、磁、声响、腐蚀等单独或联合作用下，发生局部开裂或分成几部分的现象。

断裂是零件破坏的重要原因致意，它是金属材料在不同情况下，当局部裂纹发展到零件裂缝尺寸时，剩余截面所承受的外载荷超过其强度极限而导致的完全断裂。

断裂是零件使用过程中的一种最危险的破坏形式。

断裂往往会造成重大事故，产生严重后果。

五、变形多年的维修实践证实，虽然将磨损的零件进行修复，恢复了原来的尺寸、形状和配合性质，但装配皇后仍达不到预期的效果。

出现这种情况，通常是由于零件变形，特别是基础零件变形，使零部件之间的相互位置精度遭到破坏，影响了各组成零件之间的相互关系。

在高科技迅速发展的今天，变形问题将越来越突出，它已成为维修质量低、大修周期短的一个重要原因。

汽车各类易损件：一、发动损件：（1）气缸体：除气缸正常磨损可进行镗磨加大尺寸予以修理外，在冬季因缸体未放尽积水被冻裂，运行中因气缸缺少冷缺冷却水被过热膨胀裂缝漏水，以及在行车事故中被碰撞损坏和孔孔径数次镗销扩大至极限。

（2）气缸套：常见故障有缸孔自然磨损、外径压配不当漏水（湿式缸套）、缸壁因敲缸损伤，或在突发情况下如连杆螺栓松脱被连杆击穿等。

汽车零部件的失效机理及其分析分析32页PPT

汽车零部件的失效机理及其分析分析
16、人民应该为法律而战斗，就像为了城墙而战斗一样。 ——赫拉克利特 17、人类对于不公正的行为加以指责，并非因为他们愿意做出这种行为，而是惟恐自己会成为这种行为的牺牲者。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强者做什么事都横行霸道。— —奥维德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含义是财富。— —爱献生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

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。

16432汽车维修工程第2章-PPT文档资料

（３）腐蚀包括化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀、如气缸套外壁麻点、孔穴等。
（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

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五.微动磨损及其失效机理
概念：两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动(一般小于100微米)，此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损。
过程
微动磨损是一种复合形式的磨损。包括： ➢ 粘着磨损 ➢ 氧化磨损 ➢ 磨料磨损
影响因素防治措施
屑时，可将零件材料在仿效运行工况下进行模拟试验，以验证初步判断
5. 在完成各项检验后，将所得原始数据和试验结果汇总进行综合分析研究，然后从设计、选材、材质、加工工艺、装配运行操作、维护及环境介质等因素中找出失效零件的主要原因并提出改进意见
四.失效分析举例
Байду номын сангаас内燃机摇臂杆断裂失效。
END
思考题
1. 气缸－活塞环的磨损规律是什么？为什么？
2. 零件磨损量如何测定？
参考答案
1. 气缸－活塞环的磨损规律是什么？为什么？规律：高度方向，上大下小；圆周方向不规则影响因素：磨料、工作气体压力、润滑和腐蚀物质。
2. 零件磨损量如何测定？直接测量法：表面测量法、称重法、刻痕法和
快速磨损法；间接测量法：光谱分析法和同位素法。
四.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法
➢ 延续疲劳裂纹萌生时间 ➢ 降低疲劳裂纹扩展的速率
➢ 提高疲劳裂纹门槛值△km长度
思考题
1. 疲劳断裂与磨损的区别
损伤形式比较因素
损坏形式
疲劳磨损
受力情况
表面变形
初始裂纹
疲劳断裂
第四节汽车零部件腐蚀失效及其机理
零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，汽车上约20％的零件因腐蚀而失效。
一. 化学腐蚀失效机理
金属零件与介质直接发生化学作用面引起的损伤称为化学腐蚀。
二. 电化学腐蚀失效机理
电化学腐蚀是两个不同的金属在一个导电溶液中形成一对电极，产生电化学反应而发生腐蚀的作用，使充当阳极的金属被腐蚀。
三. 汽车零件的老化
橡胶、塑科制品和电子元件等汽车用零件，随着时间的增长，原有的性能会逐渐衰退称为老化现象。
故障(失效)树分析法特征因素图分析法摩擦学系统失效分析法
二.金属的断裂断口分析技术
➢ 一次加载断裂断口延性断裂断口脆性断裂断口混合断口
➢ 宏观断裂断口分析程序 ➢ 微观断口分析
三.失效分析的步骤
1. 收集原始资料 2. 收集失效零件的残骸 3. 确定和分析失效模式 4. 对一些重要零件或在一些工况下不可能回收磨
第二节汽车零部件磨损失效模式与失效机理
一.磨料磨损及其失效机理
概念：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属)相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料磨损。
磨料磨损的四种假说：以微量切削为主的假说以疲劳破坏为主的假说以压痕为主的假说将断裂作为主要作用的假说
影响因素防治措施
与可靠性分析比较，有何不同？
第一节汽车零部件失效的概念及分类
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及安全性的零部件。
二、失效的基本类型
三.零件失效的基本原因
工作条件设计制造使用与维修
跟进思考！
3. 哪一种零件磨损量测定方法适合于发动机车载检测？
第三节汽车零部件疲劳断裂失效及其机理
零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是汽车零部件中常见的失效方式之一，也是危害性最大的一种失效方式。
一.疲劳断裂失效的分类
二.疲劳断裂失效机理
汽车零部件的失效机理及其分析
主要内容：一. 汽车零部件失效的概念及分类二. 汽车零部件磨损失效模式三. 汽车零部件疲劳断裂失效及其机理四. 汽车零部件腐蚀失效及其机理五. 汽车零部件变形失效机理六. 汽车零部件失效分析方法
导言
汽车零部件失效分析，是研究汽车零部件丧失其规定功能的原因。特征和规律；研究其失效分析技术和预防技术，其目的在十分析零部件失效的原因；提出改进和预防措施，从而提高汽车可靠性和使用寿命。
第五节汽车零部件变形失效机理
零件在使用过程中，由于承载或内部应力的作用，使零件的尺寸和形状改变的现象称为零件的变形。
零件变形失效的类型有： ➢ 弹性变形失效 ➢ 塑性变形失效 ➢ 蛹变失效
第六节汽车零部件失效分析方法
一.失效分析的基本思路
➢ 按分析检验项目进行失效分析 ➢ 按失效模式进行分析 ➢ 系统工程分析方法
金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。大体上可划分为滑移、裂纹成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展、最终断裂几个过程。金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。 ➢ 疲劳裂纹的萌生 ➢ 疲劳裂纹的扩展
三.疲劳断口宏现形貌特征
典型宏观疲劳断口分为三个区域： ➢ 疲劳源区 ➢ 疲劳裂纹扩展区 ➢ 瞬时断裂区
二.粘着磨损及其失效机理
概念：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。
机理影响因素防治措施
三.表面疲劳磨损及其失效机理
概念：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象称为表面疲劳磨损。
表面疲劳磨损失效过程可分为两个阶段：疲劳核心裂纹的形成；疲劳裂纹的发展直至材料微粒的脱落。
3种理论 ➢ 最大剪应力理论--裂纹起源于次表层 ➢ 油楔理论--裂纹起源于摩擦表面 ➢ 裂纹起源于硬化层与芯部过渡区
影响因素防治措施
四.腐蚀磨损及其失效机理
概念：零件表面在摩擦过程中，表面金屑与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。
腐蚀磨损通常分为： ➢ 氧化磨损 ➢ 特殊介质的腐蚀磨损 ➢ 气蚀（穴蚀） ➢ 氢致磨损