第二章汽车零部件的失效模式ppt第二章汽车零部件的失效.pptx
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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
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
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。
汽车维修工程课件 第二章 汽车失效理论
No.10044
（二）使用条件对汽车零件技术状况的影响
汽车行驶的道路条件、运行条件、运输条件、气 候条件和使用水平等汽车外部条件，都会直接地或 由驾驶员通过操纵控制系统传送给汽车零件，使汽 车零件产生“响应”而改变了状况；然后由汽车运 行速度、燃料消耗、发动机排放、异响与振动、故 障率以及配件消耗等可变参数输出，表现出汽车零 件失效的状况。
第四节 汽车零部件腐蚀失效
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。
略
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第五节 汽车零部件变形失效
一、汽车零件变形失效的概念、分类 （一）概念
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。
改善介质条件，用合金化法增加材料的耐腐蚀性；去除残留 拉应力；减小振动次数和振幅；提高硬度和选择合适的配合副； 适当的润滑；表面硫化、磷化处理或镀层
有反应物生成（形成膜、颗粒）
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5. 微动磨损
定义
产生机理
减小磨损措 施
表面特征
零件过盈配合表面相对低振幅的振动而引起表面复合磨损出现 材料损失的现象
刮伤、沟槽擦伤
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3. 疲劳磨损
定义 发生条件
分类
产生机理
减小 磨损措施 表面特征
在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象
主要发生在纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦状态下，如齿轮齿面等
非扩展性疲劳磨损：周期性的接触压应力作用，摩擦表面上 出现小麻点，随着接触面积的扩大，单位接触面积降低，小麻点 停止扩大；扩展性疲劳磨损：材料塑性较差时，在接触表面作用 有较大的压应力，使表面产生小裂纹，并扩展而使金属脱落，形 成小麻点和扩展成凹坑，使零件不能继续工作
第2章 汽车零件的失效形式与规律 ppt课件
理的不同，可分为粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳
磨损、腐蚀磨损。
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1.粘着磨损
由于摩擦表面间接触点粘着作用，使一个零件 表面的金属转移到另一个零件表面所引起的磨损， 称为粘着磨损。
汽车发动机中所发生的粘着磨损，多数是由于
配合间隙过小，运动零件表面加工纹理还没有磨合 好，就过早地增大负荷，使发动机工作温度过高， 缺乏足够的冷却条件，造成零件的粘着磨损。
5.提高零件的加工质量
零件的加工质量，是指其表面粗糙度和几何形 状误差。
几何形状误差过大，将造成零件工作过程中受
力不均，或产生附加载荷，使磨损加剧。表面粗糙 度过大，会破坏油膜的连续性，造成零件表面凸起 点的直接接触，使磨损加快。
在一般情况下，磨损速度随零件表面粗糙度的
减小而减小。
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但表面粗糙度减小到一定程度后，磨损速度反
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2.1 磨损与磨损规律
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。
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。
2.1.1磨损的分类
磨损是一个相当复杂的过程。根据零件磨损机
汽车维修技术与设备
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配套教材信息
教材名称：汽车维修技术与设备 教材主编：凌永成 教材定价：30RMB 出版社：北京大学出版社 出版时间/版次： 2008年8月第1版 国际标准书号（ISBN ）： 978-7-301-13914-1 教材所属系列： 21世纪全国高等院校大机械 系列实用规划教材汽车系列
汽车零部件失效模式
固体摩擦 按摩擦副 表面的润 滑状况
流体摩擦 边界摩擦
二、磨损的分类
磨损与零件所受的应力状态、工作与润滑条 件、加工表面形貌、材料的组织结构与性能以及 环境介质的化学作用等一系列因素有关； 按表面破坏机理和特征，磨损可分为磨料磨
损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动 磨损等；前两种是磨损的基本类型，后两种磨损
5· 氢致磨损：含氢的材料在摩擦过 程中，由于力学及化学作用导致氢 的析出。氢扩散到金属表面的变形 层中，使变形层内出现大量的裂纹 源，裂纹的产生和发展，使表面材 料脱落称为氢致磨损。氢可能来自 材料本身或是环境介质，如润滑油 和水中等。
七、微动磨损及其失效机理
• 1· 定义：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100μm），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。 • 微动以三种方式对构件造成破坏；如在微动磨 损过程中，两个表面之间的化学反应起主要作 用时，则称微动腐蚀磨损。如果微动表面或次 表面层中产生微裂纹，在反复应力作用下发展 成疲劳裂纹，称为微动疲劳磨损。
疲劳断裂
低应力高周疲劳、高应力 低周疲劳、腐蚀疲劳、热 疲劳
化学腐蚀、电化学腐蚀、 穴蚀 过量弹性变形、过量塑性 变形
腐蚀
变形
湿式汽缸套外壁麻点、孔穴
曲轴弯曲、扭曲，基础件（汽缸体、 变速器壳、驱动桥壳）变形
老化
龟裂、变硬
橡胶轮胎、塑料器件
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
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；
汽车零件的失效
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
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
产品失效﹕规定条件下、时间内，不能完成规定效能的现象， 也称为故障。 失效→不可修复产品； 故障→可修复产品； 汽车零件的失效﹕汽车运行中，零部件逐渐丧失原有性能或 所要求的性能，引起技术状况变差，至不能履行规定功能。
部分失效
突然失效
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
通过事前检测或监控不能预测到的失效 通过事前或监控可以检测到的失效 部分发生完全失效 渐变而部分发生失效 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 可能导致人或物的重大损失的失效 可能导致复杂产品降低完成规定功能能力的产品组成单元的失效 不致引起复杂产品降低完成规定功能能力的产品组成单元的失效 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 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 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 产品在使用中，由偶然因素发生的失效 由于老化、磨损、耗损、疲劳等原因，使产品发生的失效
汽车零部件的失效模式及其分析课件
案例三：油缸的腐蚀分析
总结词
油缸是汽车液压系统中 的重要组成部分，腐蚀 是其常见的失效模式之 一。
详细描述
油缸在工作中与液压油 接触，长期受到腐蚀影 响，导致其表面腐蚀、 剥落和裂纹。
分析方法
通过检查油缸的外观、 检测其材质变化和裂纹 情况，以及分析液压油 的成分等手段来确定油 缸是否受到腐蚀影响。
材料缺陷与失效的关系
裂纹
01
裂纹是导致零部件失效的重要原因之一，如焊接裂纹、铸造裂
纹等。
气孔
02
气孔会导致零部件强度下降，易发生疲劳和冲击失效。
夹杂物
03
夹杂物会破坏材料的连续性，增加应力集中点，加速疲劳失效
。
材料性能与失效的关系
强度
材料的强度决定了其承受载荷的能力，如抗拉强度、抗压强度等 。
韧性
定期维护保养
总结词
定期维护保养是预防和延缓汽车零部件 失效的重要措施。
VS
详细描述
根据汽车零部件的使用寿命和使用条件， 制定定期维护保养计划，包括更换机油、 清洗空气滤清器、更换刹车片和轮胎等。 通过定期检查和维护，及时发现并处理零 部件的磨损、老化、疲劳和腐蚀等问题， 以延长其使用寿命和确保车辆的安全性能 。
案例四：轮胎的弹性失效分析
总结词
轮胎是汽车与地面接触的唯一部件，其弹性失效对车辆的 性能和安全性有重要影响。
详细描述
轮胎在行驶过程中受到压力和摩擦力作用，长期使用可能 导致其弹性失效。弹性失效通常表现为轮胎变形、磨损和 裂纹。
分析方法
通过检查轮胎的外观、检测其弹性和硬度变化，以及分析 行驶数据等手段来确定轮胎是否发生弹性失效。
材料的韧性决定了其吸收能量的能力，对于防止冲击失效非常重 要。
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三、磨料磨损及其失效机理
定义：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；
磨料的来源； 粒 度 为 20μm ～ 30μm的尘埃将引起 曲轴轴颈、气缸表
在 各 类 磨 损 形 式 中 大 约 占 磨 损总消耗的 50%；危害最为严 重的磨损形式；
发动机活塞环与缸套上部、配汽机 构凸轮与挺杆、齿轮传动副的齿面
二、磨损的分类
磨损与零件所受的应力状态、工作与润滑条
件、加工表面形貌、材料的组织结构与性能以及 环境介质的化学作用等一系列因素有关；
按表面破坏机理和特征，磨损可分为磨料磨 损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动 磨损等；前两种是磨损的基本类型，后两种磨损
制造工艺过程中 产生裂纹、高残余内应力、表面质量不 操作不合理； 良；
使用； 维修；
汽车超载、润滑不良，频繁低温冷启动； 破坏装配位置，改变装配精度；
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。
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；
一、失效的概念 汽车零部件失去原设计所
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
名称
主要内容
⒈机械理论
⒉分子吸附 理论
分类方式
按摩擦副 的相对运 动形式
按摩擦副 表面的润 滑状况
⒉摩擦分类
内容 滑动摩擦 滚动摩擦 复合摩擦
固体摩擦
举例 活塞与活塞环在气缸孔的往复运动 滚动轴承滚柱、滚珠与内、外圈滚 道表面间的摩擦 凸轮轴凸轮与气门挺杆表面间、齿 轮传动机构轮齿表面所发生的摩擦
汽车离合器、制动器
流体摩擦 边界摩擦
桶面活塞环与气缸壁、轴颈与轴瓦
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；
三、零件失效的基本原因
⒉设计制造；⒊使用维修；
基本原因
主要内容
应用举例
设计制造 使用维修
设计不合理；
轴的台阶处直角过渡、过小的圆角
半径、尖锐的棱边等造成应力集中；
花键、键槽、油孔、销钉孔等处，
设计时没有考虑到这些形状对截面的削 弱和应力集中问题，或位置安排不妥当；
选材不合理； 制动蹄片材料热稳定系数不好；
当两固体表面接触时，由于表面凹凸不平，相互啮合，产 生了阻碍两固体接触表面相对运动的作用。（只适用于固 体的粗糙表面）
摩擦力产生得主要原因在于两摩擦表面分子之间的相互吸 引力。
⒊粘着理论 摩擦力主要取决于剪断金属粘着和冷焊点所需接触点处分子吸引和机械啮合所构成的合成阻力就 是所谓的摩擦力。在载荷作用下的接触表面的相互作用可 分为机械作用（取决于表面变形）和分子作用（取决于原 子相互吸引），在摩擦过程中所占比例与材料的表面粗糙 度、载荷大小、材料种类等因素有关。
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）
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。
汽车零件失效分类
失效类型
失效模式
举例
磨损
疲劳断裂 腐蚀 变形
粘着磨损、磨料磨损、表 面疲劳磨损、腐蚀磨损、
微动磨损
低应力高周疲劳、高应力 低周疲劳、腐蚀疲劳、热
疲劳
化学腐蚀、电化学腐蚀、 穴蚀
过量弹性变形、过量塑性 变形
汽缸工作表面“拉缸”、曲轴“抱 轴”、齿轮表面和滚动轴承表面的麻
点、凹坑等
曲轴断裂、齿轮轮齿折断等
湿式汽缸套外壁麻点、孔穴 曲轴弯曲、扭曲，基础件（汽缸体、
变速器壳、驱动桥壳）变形
老化
龟裂、变硬
橡胶轮胎、塑料器件
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
基本原因 工作条件
三、零件失效的基本原因
⒈工作条件
主要内容
应用举例
零件的受力状况
曲柄连杆机构在承受气体压力过程 中，各零件承受扭转、压缩、弯曲载荷 及其应力作用；
齿轮轮齿根部所承受的弯曲载荷及 表面承受的接触载荷等；
绝大多数汽车零件是在动态应力作 用下工作的。
工作环境；
汽车零件在不同的环境介质和不同
的工作温度作用下，可能引起腐蚀磨损、 磨料磨损以及热应力引起的热变形、热 膨胀、热疲劳等失效，还可能造成材料 的脆化，高分子材料的老化等。
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
类是研究失效的重要内容。
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；
一个零件可能同时存在几种失效模 式或失效机理。
三、磨料磨损及其失效机理
定义：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；
磨料的来源； 粒 度 为 20μm ～ 30μm的尘埃将引起 曲轴轴颈、气缸表
在 各 类 磨 损 形 式 中 大 约 占 磨 损总消耗的 50%；危害最为严 重的磨损形式；
发动机活塞环与缸套上部、配汽机 构凸轮与挺杆、齿轮传动副的齿面
二、磨损的分类
磨损与零件所受的应力状态、工作与润滑条
件、加工表面形貌、材料的组织结构与性能以及 环境介质的化学作用等一系列因素有关；
按表面破坏机理和特征，磨损可分为磨料磨 损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动 磨损等；前两种是磨损的基本类型，后两种磨损
制造工艺过程中 产生裂纹、高残余内应力、表面质量不 操作不合理； 良；
使用； 维修；
汽车超载、润滑不良，频繁低温冷启动； 破坏装配位置，改变装配精度；
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。
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；
一、失效的概念 汽车零部件失去原设计所
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
名称
主要内容
⒈机械理论
⒉分子吸附 理论
分类方式
按摩擦副 的相对运 动形式
按摩擦副 表面的润 滑状况
⒉摩擦分类
内容 滑动摩擦 滚动摩擦 复合摩擦
固体摩擦
举例 活塞与活塞环在气缸孔的往复运动 滚动轴承滚柱、滚珠与内、外圈滚 道表面间的摩擦 凸轮轴凸轮与气门挺杆表面间、齿 轮传动机构轮齿表面所发生的摩擦
汽车离合器、制动器
流体摩擦 边界摩擦
桶面活塞环与气缸壁、轴颈与轴瓦
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；
三、零件失效的基本原因
⒉设计制造；⒊使用维修；
基本原因
主要内容
应用举例
设计制造 使用维修
设计不合理；
轴的台阶处直角过渡、过小的圆角
半径、尖锐的棱边等造成应力集中；
花键、键槽、油孔、销钉孔等处，
设计时没有考虑到这些形状对截面的削 弱和应力集中问题，或位置安排不妥当；
选材不合理； 制动蹄片材料热稳定系数不好；
当两固体表面接触时，由于表面凹凸不平，相互啮合，产 生了阻碍两固体接触表面相对运动的作用。（只适用于固 体的粗糙表面）
摩擦力产生得主要原因在于两摩擦表面分子之间的相互吸 引力。
⒊粘着理论 摩擦力主要取决于剪断金属粘着和冷焊点所需接触点处分子吸引和机械啮合所构成的合成阻力就 是所谓的摩擦力。在载荷作用下的接触表面的相互作用可 分为机械作用（取决于表面变形）和分子作用（取决于原 子相互吸引），在摩擦过程中所占比例与材料的表面粗糙 度、载荷大小、材料种类等因素有关。
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）
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。
汽车零件失效分类
失效类型
失效模式
举例
磨损
疲劳断裂 腐蚀 变形
粘着磨损、磨料磨损、表 面疲劳磨损、腐蚀磨损、
微动磨损
低应力高周疲劳、高应力 低周疲劳、腐蚀疲劳、热
疲劳
化学腐蚀、电化学腐蚀、 穴蚀
过量弹性变形、过量塑性 变形
汽缸工作表面“拉缸”、曲轴“抱 轴”、齿轮表面和滚动轴承表面的麻
点、凹坑等
曲轴断裂、齿轮轮齿折断等
湿式汽缸套外壁麻点、孔穴 曲轴弯曲、扭曲，基础件（汽缸体、
变速器壳、驱动桥壳）变形
老化
龟裂、变硬
橡胶轮胎、塑料器件
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
基本原因 工作条件
三、零件失效的基本原因
⒈工作条件
主要内容
应用举例
零件的受力状况
曲柄连杆机构在承受气体压力过程 中，各零件承受扭转、压缩、弯曲载荷 及其应力作用；
齿轮轮齿根部所承受的弯曲载荷及 表面承受的接触载荷等；
绝大多数汽车零件是在动态应力作 用下工作的。
工作环境；
汽车零件在不同的环境介质和不同
的工作温度作用下，可能引起腐蚀磨损、 磨料磨损以及热应力引起的热变形、热 膨胀、热疲劳等失效，还可能造成材料 的脆化，高分子材料的老化等。
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
类是研究失效的重要内容。
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；
一个零件可能同时存在几种失效模 式或失效机理。