汽车零部件失效理论

按失效 相关失效 特征值
无关失效
按产品 早期失效 工作期
偶然失效
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 13
§1—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 裂痕、裂纹、破裂、断裂、开裂、破碎、弯坏、应力冲击、电冲击、 效模式 扭坏、变形过大、塑性变形、卡死、烤蚀、点 疲劳、磨损、材质 蚀、烧蚀、击穿、儒变、剥落、短路、开路、 问题、腐蚀 断路、错位、压痕等 退化型失 老化、变色、变质、表面保护层剥落、侵蚀、 自然磨损、老化及 效模式 腐蚀、正常磨损、积碳、发卡的等 环境诱发 松脱型失 松旷、松动、脱落、脱焊等 效模式 紧固件、焊接件出 现问题
二、汽车失效规律
1.失效的原因
1.汽车技术状况变化的规律
2）突发型
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车祸图片
§1—1 汽车失效规律
二、汽车失效规律
1.失效的原因
1.汽车技术状况变化的 规律
2）突发型
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车祸图片
§1—1 汽车失效规律
二、汽车失效规律
1.失效的原因
1.汽车技术状况变化的 规律
2）突发型
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车祸图片
§1—1 汽车失效规律
1.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。
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§1—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—2 汽车零部件失效分析
磨料磨损的定义形式、影响因素及减轻措施
定义 形式
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． 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）． 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 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
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 突然失效 通过事前检测或监控不能预测到的失效 否预测 渐变失效 通过事前检测或监控可以检测到的失效 12
§1—1 汽车失效规律
按失效 突变失效 发生速 退化失效 度
间歇失效
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
§1—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
1.磨损：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、
腐蚀磨损、微动磨损
1.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 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
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.
§1—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。
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．
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§1—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
4)变形 失效模式
弹性模式 塑性模式
蠕变模式
§1—1 汽车失效规律
5)老化 失效模式：
龟裂 变硬 衰退
§1—1 汽车失效规律
三、汽车零件失效原因
1.汽车零件的损耗
1.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
c.零件隐伤和过载等偶然因素的作用
1.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.
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§1—1 汽车失效规律
二、汽车失效规律
1.失效的原因
1.汽车技术状况变化的规律 1） 渐进型 2） 突发型
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§1—1 汽车失效规律
汽车零部件失效理论
1.1 汽车失效规律 1.2 汽车零部件失效分析
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。
§1—1 汽车失效规律
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，防止和避 免事故，危害的发生。 汽车失效：产品在规定的条件下，时间内，不能完成规定
§1—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。
§1—1 汽车失效规律
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 36 (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
失调型失 不适，流量不当、压力不当、电压不符间隙、 油、气、电及机械 效模式 电流偏值、行程失调，间隙过大或过小 间隙调整不当
阻漏型失 不畅、堵塞、气阻、漏油、漏气、漏雨、渗水、漏气漏油装置失效、 效模式 渗油等 密封失效、气候环 14 境
§1—1 汽车失效规律
汽车常见失效模式及分类（2）
分类模 式 功能型 失效 表现形式 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 润滑不良、驾驶室闷热、尾气排放超标、断 水、缺油、噪声振动大 诱发因素 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 使用、维护不当， 工作状态失调，传 感器失灵，各种原 因泄露
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§1—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
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液体摩擦状态
§1—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
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混合摩擦状态
§1—2 汽车零部件的磨损失效
二、汽车零件的磨损 1.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。
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影响因素
减轻磨损 措施
§1—2 汽车零部件失效分析
粘着磨损的定义机理及影响因素和减小措施
其他失 效模式
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§1—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
1)零件的磨损 汽车零件主 要失效形式 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
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§1—1 汽车失效规律
按失效 致命失效 危害程 严重失效 度
轻度失效
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
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 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
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车祸图片
§1—1 汽车失效规律
失效的分类及定义
分类原则 故障名称 按失效 原因 定 义 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
功能的现象（也可称为故障） 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．
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§1—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．
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§1—1 汽车失效规律
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）
§1—1 汽车失效规律
3.零件失效的基本原因
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。
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§1—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
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§1—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
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§1—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 1）定义：两物休相对主动，使其接触表面间产生运动阻力的
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
§1—1 汽车失效规律
轴 承 磨 损
§1—1 汽车失效规律
2)疲劳断裂
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
§1—1 汽车失效规律
§1—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
§1—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。
现象称为摩擦。
2）分类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦
a.干摩擦：摩擦面无任何润滑介质隔开的摩擦； bHale Waihona Puke Baidu液摩磨擦：两摩擦表面被润滑油完全隔开时摩擦 油膜厚度1.5-1.0μm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。
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 5
§1—1 汽车失效规律
一、汽车技术状况的变化 二、汽车失效规律
a.零件间相互作用的结果 1.失效的原因 b.使用和保管的环境条件的影响