搜索
主讲：雷朱坦15827578537《汽车维修工程》AutomotiveMaintenanceandRepairEngineering2.2汽车零部件失效分析2.1汽车零部件失效规律第2章汽车零部件失效理论学习要求:了解失效类型和原因，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，了解疲劳断裂失效和腐蚀失效，熟悉变形失效形式和机理，掌握失效的分析的方法。3§2—1汽车失效规律汽车失效：产品在规定的条件下，时间内，不能完成规定功能的现象（也可称为故障）汽车是由近两万个零部件组成执行多种规定功能的总成、机构、部件。按一定工艺程序和技术要求装配成的整体。研究零部件的失效，汽车故障的机理，能有效防止和避免事故，危害的发生。事故的危害影响：用户：影响使用，造成人车的事故，维修费加大，社会：造成不良的社会影响，资源的浪费，社会公害加剧。厂家：经济损失，无形的损失更多——品质、——口碑失效一般用于不可修复产品，故障则用于可修复产品．4§2—1汽车失效规律一、汽车技术状况的变化汽车技术状况：汽车外观和性能参数值的总和．1.汽车技术状况的分类结构参数：几何尺寸、声学、电子、热学参数技术状况参数：功率（转矩）、油耗、排放值、技术参数1）汽车完好技术状况：指汽车完全符合技术文件规定的状况．2）汽车不良技术状况：指汽车不符合技术文件规定的任一要求的状况．5§2—1汽车失效规律一、汽车技术状况的变化1.汽车技术状况的分类2.汽车工作能力与汽车故障汽车的工作能力（或称为汽车工作能力状况）：指执行规定功能的能力。汽车故障：指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。只要汽车工作能力遭到破坏，汽车就处于故障状况。6§2—1汽车失效规律一、汽车技术状况的变化3.汽车技术状况变化的外观症状汽车技术状况变差的外观症状：1）汽车动力性变差2）汽车燃油和润滑油消耗量显著增加3）汽车制动性能变差4）汽车操纵稳定性变差5）汽车排放和噪声超限6）汽车在行驶中出现异响和振动7）汽车的可靠性变差，使汽车停驶时间增加7§2—1汽车失效规律二、汽车零部件失效规律1.失效的原因a.零件间相互作用的结果b.使用和保管的环境条件的影响c.零件隐伤和过载等偶然因素的作用2.汽车技术状况变化的规律1）渐进型故障原则上可通过及时维修防止汽车发生故障,同时可通过这一规律来预测故障的发生和对汽车进行不解体的检测.8§2—1汽车失效规律二、汽车失效规律1.失效的原因2.汽车技术状况变化的规律1）渐进型2）突发型9§2—1汽车失效规律二、汽车失效规律1.失效的原因2.汽车技术状况变化的规律2）突发型10§2—1汽车失效规律11§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律27§2—1汽车失效规律二、汽车失效规律2）突发型突发性故障是车辆系统运行过程中的共性问题，对它的检测和诊断，就是对所谓非线性时变系统状态的检测和诊断问题,目前，在汽车故障诊断中，缺乏相应的机理性研究成果。可靠性理论接纳产品发生偶然故障的随机性；但被认为只是具备工程上的统计意义，即所谓，不能够发现作用机理前提下的统计近似。失效性原理认为产品只有发生故障和不发生故障两种可能，没有既发生故障，又不发生故障的情况，即所谓的偶然故障。这是确定性理论的典型特征，有或无，没有中间态。28§2—1汽车失效规律失效的分类及定义分类原则故障名称定义按失效原因误用失效不按规定的条件使用产品而引起的失效本质失效按规定的条件使用产品，由产品固有的弱点引起的失效独立失效不是由其他产品失效引起的失效从属失效由其他产品失效引起的失效按失效程度完全失效产品的性能超过某种界限，以致完全丧失规定功能的失效部分失效产品的性能超过某种界限，但没有完全丧失规定功能的失效按失效可否预测突然失效通过事前检测或监控不能预测到的失效渐变失效通过事前检测或监控可以检测到的失效29§2—1汽车失效规律按失效发生速度突变失效部分发生完全失效退化失效渐变而部分发生失效间歇失效产品失效后，不经修复而在限定的时间里，能自行恢复功能的失效按失效危害程度致命失效可能导致人或物的重大损失的失效严重失效可能导致复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效轻度失效不致引起复杂产品降低完全规定功能能力的产品组成单元的失效按失效特征值相关失效在解释使用结果或计算可靠性特征量的数值时，必须计入的失效无关失效在解释使用结果或计算可靠性特征量的数值时，不应计入的失效按产品工作期早期失效因设计、制造、材料等方面的缺陷，使产品在工作初期发生的失效偶然失效产品在使用中，由偶然因素发生的失效耗损失效由于老化、磨损、耗损、疲劳等原因，使产品发生的失效30§2—1汽车失效规律汽车常见失效模式及分类（1）分类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、开裂、破碎、弯坏、扭坏、变形过大、塑性变形、卡死、烤蚀、点蚀、烧蚀、击穿、儒变、剥落、短路、开路、断路、错位、压痕等应力冲击、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、发卡的等自然磨损、老化及环境诱发松脱型失效模式松旷、松动、脱落、脱焊等紧固件、焊接件出现问题失调型失效模式流量不当、压力不当、电压不符间隙、电流偏值、行程失调，间隙过大或过小油、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、漏雨、渗水、渗油等漏气漏油装置失效、密封失效、气候环境31§2—1汽车失效规律汽车常见失效模式及分类（2）分类模式表现形式诱发因素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、过热等有关部分调整不当、操作不当、局部变形、装配问题、设计参数不合理、元器件质量低劣等其他失效模式润滑不良、驾驶室闷热、尾气排放超标、断水、缺油、噪声振动大使用、维护不当，工作状态失调，传感器失灵，各种原因泄露32§2—1汽车失效规律三、汽车零件失效原因1.汽车零件的损耗汽车零件失效的主要原因是汽车零件的损耗正常工作过程中的互相作用，使得技术状况恶化的结果汽车零件主要失效形式1)零件的磨损2)零件的变形3)零件的疲劳损坏4)零件的热损坏和老化5)零件的腐蚀损坏1)磨损失效模式：粘着磨损磨料磨损表面疲劳磨损腐蚀磨损微动磨损§2—1汽车失效规律轴承磨损§2—1汽车失效规律失效模式：高应变低周疲劳低应力高周疲劳腐蚀疲劳热疲劳2)疲劳断裂§2—1汽车失效规律§2—1汽车失效规律3)腐蚀失效模式化学腐蚀电化学腐蚀穴蚀§2—1汽车失效规律4)变形失效模式弹性模式塑性模式蠕变模式§2—1汽车失效规律5)老化失效模式：龟裂变硬衰退§2—1汽车失效规律40§2—1汽车失效规律三、汽车零件失效原因1.汽车零件的损耗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（2）运行条件的影响（3）运输条件的影响（4）气候条件的影响（5）维修水平的影响3.零件失效的基本原因引起零件失效的原因很多，主要分为：设计制造(设计不合理和设计考虑不周到)工作条件（包括零件的受力和工作环境）使用维修（使用和维修保养不当）§2—1汽车失效规律零件的受力零件的受力状况包括载荷的类型、载荷的性质以及载荷在零件中的应力状态。零件承受的载荷若超过其允许承受的能力时，零件就失效了。实际情况中汽车零件往往不是只受一种载荷的作用，而是同时受几种类型的载荷。§2—1汽车失效规律3.零件失效的基本原因汽车工作环境汽车零件在不同的环境介质（气体、液体、酸、碱、盐介质、固体磨料、润滑剂等）和不同的工作环境下，可能引起磨损、腐蚀、磨料磨损以及热应力引起的热变形、热膨胀、热疲劳等失效，还可能引起材料的脆化，造成高分子材料的老化。§2—1汽车失效规律3.零件失效的基本原因设计不合理设计不合理和设计考虑不周到是零件失效的重要原因之一。零件的材料和结构及加工装配都对其有影响.§2—1汽车失效规律3.零件失效的基本原因使用与维修汽车在使用中超载、润滑不良、滤清效果不好，违反操作规程，出现偶然事故以及维修不当等，也会造成零件的早期破坏和加速损坏。§2—1汽车失效规律3.零件失效的基本原因46§2—2汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型按失效模式分类为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化五类2.疲劳断裂：高应变低周期疲劳、低应力高周期疲劳、腐蚀疲劳和热疲劳等1.磨损：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损3.腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀4.变形：弹性变形、塑性变形、蠕变变形5.老化：龟裂、变硬、衰退47§2—2汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型按失效模式分为：磨损、断裂、腐蚀、变形和老化等五类48§2—2汽车零部件失效分析一、汽车零部件失效类型按失效模式分类为：磨损、断裂、变形、腐蚀和老化等五类齿轮的磨损、断裂、变形49§2—2汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损1.汽车零件的摩擦2）分类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦1）定义：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。a.干摩擦：摩擦面无任何润滑介质隔开的摩擦；b.液体磨擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时摩擦油膜厚度1.5-2.0μm的油膜；c.边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦油膜厚度通常在0.1μm以下；d.混合摩擦：两摩擦表面混合存在两种以上的摩擦.实际工作状态中，零件通常都是在混合摩擦状态下工作的。50§2—2汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损边界油膜流动油膜干摩擦状态液体摩擦状态51§2—2汽车零部件失效分析二、汽车零件的磨损边界油膜边界摩擦状态混合摩擦状态52§2—2汽车零部件的磨损失效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。2）分类：按摩擦原理的不同，可分为磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、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)粘着磨损：当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触而发生粘着作用，产生的磨损；(3)疲劳磨损：在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象；(4)腐蚀磨损：零件摩擦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。二、汽车零件的磨损53§2—2汽车零部件失效分析定义摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，称为磨料磨损。这种硬质颗粒称为磨料，它主要来自空气中的灰尘、润滑油中的杂质及运动过程中从零件表面脱落下来的金属颗粒．形式疲劳剥落或塑性挤压；磨料夹在两摩擦表面之间，将对金属表面产生集中的高应力，使零件表面产生疲劳和剥落（如磨料进入齿面间，常会发生疲劳和剥落）。对于塑性材料，将使表面产生塑性挤压现象（如磨料进入轴承间发生塑性挤压）．擦痕：混合在气体和液体中的磨料，随流体以一定的速度冲刷零件的工作表面，并产生擦痕（如柴油机喷油器的针阀偶件）．影响因素磨料在摩擦表面间经过的距离和速度；磨料与金属表面间的相互作用力；零件硬度；磨料硬度；磨料颗粒的大小减轻磨损措施汽车发动机采用滤清效果好的空气滤清器；经常清洗或更换机油滤清器；增加零件的抗磨性能；提高零件表面的硬度磨料磨损的定义形式、影响因素及减轻措施54§2—2汽车零部件失效分析定义当金属表面的油膜被破坏，摩擦表面间直接接触而发生粘着作用，使一个零件表面的金属转移到另一个零件表面引起的摩损．产生原因主要是由于金属表面负荷大、温度高而引起的．作用机理零件间的微观不平实际接触面积小（实际接触面积只占理论接触面积的１／１００—１／１００００）接触处承受很大的静压力，即凸起点的切向冲击力接触点的油膜、氧化膜被破坏，纯金属直接接触产生一定的弹性变形和塑性变形零件间的吸引力