汽車零件失效理論

1、汽車零件失效理論2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第1頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四第二章 汽車零部件失效理論要點(diǎn): 1、汽車零部件失效的概念、分類及原因 2、汽車零部件失效機(jī)理、特征及規(guī)律 3、提高汽車可靠性和使用壽命的途徑 2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第2頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2-1 汽車失效規(guī)律技術(shù)狀況參數(shù)：評(píng)價(jià)汽車使用性能的物理量和化學(xué)量。如發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、轉(zhuǎn)矩、油耗、排放，汽車噪聲和踏板自由行程等。一、汽車技術(shù)狀況1.汽車技術(shù)狀況概述 汽車技術(shù)狀況是指能夠定量測(cè)得的、表征某一時(shí)刻汽車外觀和性能的參

2、數(shù)值的總和。表征汽車技術(shù)狀況的參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)：表征汽車結(jié)構(gòu)的各種特性的物理量。如幾何尺寸、聲學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)參數(shù)等。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第3頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四汽車技術(shù)狀況的表述汽車完好技術(shù)狀況 指汽車完全符合技術(shù)文件規(guī)定要求的狀況，即汽車技術(shù)狀況的各種參數(shù)值都符合技術(shù)文件的規(guī)定。汽車不良技術(shù)狀況 指汽車不符合技術(shù)文件中規(guī)定的任一要求的狀況。處于不良技術(shù)狀況的汽車有以下幾種可能：主要使用性能指標(biāo)不符合技術(shù)文件的規(guī)定；主要使用性能指標(biāo)完全符合技術(shù)文件的規(guī)定，僅外觀、外形及其他次要性能參數(shù)值不符合技術(shù)文件的規(guī)定，且不影響汽車完全發(fā)揮自身的功能

3、。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第4頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2.汽車的工作能力與汽車故障汽車的工作能力 汽車按技術(shù)文件規(guī)定的使用性能指標(biāo)，執(zhí)行規(guī)定功能的能力，稱為汽車的工作能力。汽車故障 汽車故障是指汽車部分或完全喪失工作能力的現(xiàn)象。 只要汽車的工作能力遭到破壞，汽車就處于故障狀態(tài)。如汽車的油耗或排放超出了技術(shù)文件的規(guī)定，汽車雖然仍可繼續(xù)行使，但它是處于故障狀態(tài)的。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第5頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3.汽車技術(shù)狀況變化的外觀特征1）汽車動(dòng)力性變差。（功率、加速時(shí)間）2）汽車燃料消

4、耗量和潤滑油消耗量顯著增加。3）汽車制動(dòng)性能變差。4）汽車操縱穩(wěn)定性能變差。5）汽車排放和噪聲超限。6）汽車在行使中出現(xiàn)異響和異常振動(dòng)，存在著引起交通事故或機(jī)械事故的隱患。7）汽車的可靠性變差，使汽車因故障停駛的時(shí)間增加。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第6頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四二、汽車零部件失效規(guī)律1.失效的概念失效 汽車零部件失去原設(shè)計(jì)規(guī)定的功能成為失效。 失效不僅是指完全喪失原定功能，而且還包含功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱患，繼續(xù)使用會(huì)失去可靠性和安全性的零部件。失效模式 是指失效件的宏觀特征。失效機(jī)理 導(dǎo)致零部件失效的物理、化學(xué)或機(jī)械的變化原因

5、。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第7頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 2.汽車技術(shù)狀況的變化類型 漸進(jìn)型 汽車技術(shù)狀況的參數(shù)是隨行使里程或時(shí)間作單調(diào)變化的，可用一定的回歸函數(shù)式表示其變化律。 對(duì)于漸進(jìn)性故障，原則上可通過及時(shí)的維修來防止故障的發(fā)生；同時(shí)，還可以通過其變化規(guī)律來預(yù)測(cè)故障的發(fā)生和對(duì)汽車進(jìn)行不解體檢測(cè)。 汽車零部件的磨損、間隙變化和機(jī)油消耗量以及潤滑油中雜質(zhì)的含量都按這一規(guī)律變化。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第8頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 突發(fā)型 汽車技術(shù)狀況的變化過程是隨機(jī)的，沒有確定的形式，無規(guī)律

6、可循，即汽車的總成或部件達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)間是隨機(jī)的、偶發(fā)的。 一般受汽車的使用條件、操作水平、零件材料的不均勻性及隱傷和缺陷等隨機(jī)因素所影響。如車架、曲軸、轉(zhuǎn)向節(jié)指軸的疲勞斷裂，就會(huì)在瞬間使汽車喪失工作能力，而與進(jìn)入故障的概率和汽車過去的工作狀況無關(guān)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第9頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四三、汽車失效的原因設(shè)計(jì)制造：設(shè)計(jì)不合理、制造工藝不當(dāng)、材料選擇不當(dāng)、加工及配合精度不夠等；（案例：巴盟噔口農(nóng)用車轉(zhuǎn)向節(jié)指軸斷裂）使用與維修 ：超載、超速、潤滑效果不良、濾清效果不好、違反操作規(guī)程等；零件清潔度不夠、裝配不良、零件修復(fù)工藝不當(dāng)?shù)?。?/p>

7、作條件： 1）道路條件的影響 路面的平整度； 2）運(yùn)行條件的影響 交通流量； 3）運(yùn)輸條件的影響 作業(yè)性質(zhì)； 4）氣候條件的影響 環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速。零件耗損：磨損、變形、疲勞斷裂、腐蝕、老化。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第10頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2-2 汽車零部件失效分析 汽車零部件的失效分析，是研究汽車零部件喪失規(guī)定功能的原因、特征和規(guī)律，其目的是提高汽車的可靠性和使用壽命。磨損：磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、 腐蝕磨損、微動(dòng)磨損；老化：龜裂、變硬。一、汽車零部件失效類型變形：彈性變形和塑性變形；疲勞斷裂：高應(yīng)力低周疲勞、低應(yīng)力高周疲勞

8、、腐蝕疲勞、 熱疲勞；腐蝕：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、穴蝕；2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第11頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四二、汽車零件摩擦基礎(chǔ)知識(shí)1.概念 兩物體之間相互運(yùn)動(dòng)，使其接觸表面產(chǎn) 生運(yùn)動(dòng)阻力的現(xiàn) 象稱為摩擦。2.分類 按零件表面潤滑狀態(tài)的不同，摩擦可分為以下四種類型。固體摩擦（干摩擦） 摩擦副之間完全沒有潤滑介質(zhì)時(shí)的摩擦。 處于干摩擦狀態(tài)下的摩擦副表面會(huì)產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)阻力，使零件表面急劇磨損；所以，汽車上除了有意加以利用的特殊場(chǎng)合外，一般不希望發(fā)生干摩擦。 汽車上離合器、制動(dòng)器的摩擦副屬于干摩擦；氣缸壁上部與活塞環(huán)之間以干摩擦和邊界摩擦為主；

9、曲軸軸徑和軸承之間，在工作過程中受沖擊載荷作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)干摩擦。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第12頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四流體摩擦（液體摩擦） 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副表面不直接接觸，而是被一層厚度為1.52.0m的潤滑油膜完全隔開的摩擦。 處于流體摩擦狀態(tài)下的摩擦副，其摩擦阻力很小（k=0.0010.008），因此零件的磨損也非常輕微。 汽車上大部分摩擦副在正常狀態(tài)下都處于流體摩擦。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第13頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四邊界摩擦 在邊界摩擦狀態(tài)下，由于摩擦副表面之間的油膜厚度很小，在工作

10、中受沖擊載荷和高溫等作用很容易被破壞，所以不如流體摩擦可靠。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副表面之間被一層極薄的（通常只有幾個(gè)分子直徑，1個(gè)分子直徑=10-10 m ）、具有特殊性質(zhì)的潤滑油膜所隔開的摩擦。 當(dāng)流體摩擦的潤滑油膜形成的條件不斷惡化時(shí)（如潤滑油粘度變低、摩擦副表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度持續(xù)降低或外載荷不斷增大），流體摩擦將逐漸演變?yōu)檫吔缒Σ痢?007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第14頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 兩摩擦副表面之間同時(shí)存在干摩擦、流體摩擦和邊界摩擦的摩擦。 混合摩擦 把零件的摩擦分為干摩擦、流體摩擦和邊界摩擦只是為了討論問題方便而已。實(shí)際上，零件通常都是

11、在混合摩擦狀態(tài)下工作的；各類摩擦是可以相互轉(zhuǎn)換的，其摩擦狀態(tài)隨工作條件的變化而變化。如 ：長時(shí)間停車后重新起動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其氣缸壁與活塞環(huán)摩擦副表面之間的摩擦。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第15頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四三、汽車零件磨損1.汽車零件磨損的概念 汽車零件的磨損是指零件工作表面的物質(zhì)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不斷耗損的現(xiàn)象。磨損是伴隨摩擦而產(chǎn)生的必然結(jié)果，磨損的發(fā)生將造成零件形狀、尺寸及表面性質(zhì)的變化，使零件的工作性能逐漸降低；磨損是個(gè)十分復(fù)雜的現(xiàn)象，它與零件的 材料、形狀、硬度、表面加工質(zhì)量、受力狀況、工作條件（載荷、溫度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、潤滑條件）

12、等有關(guān)；磨損失效是影響汽車零件可靠性的主要因素，汽車上大約有75的零件是由于磨損而報(bào)廢的。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第16頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2.汽車零件磨損的分類 按照零件的表面破壞機(jī)理和特征可將汽車零件的磨損分為:磨料磨損粘著磨損表面疲勞磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損 各類磨損的內(nèi)容及特點(diǎn)如下表。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第17頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第18頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3.汽車零件磨損失效分析磨料磨損1）磨料磨

13、損的概念 物體表面與硬質(zhì)顆粒或硬質(zhì)凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失的現(xiàn)象稱為磨料磨損。 磨科磨損是最常見的，同時(shí)也是危害最為嚴(yán)重的磨損形式。在各類磨損形式中，它大約占磨損總消耗的50。2）磨料磨損的失效機(jī)理 磨料磨損機(jī)理是屬于磨料的機(jī)械作用，這種機(jī)械作用在很大程度上與磨料的性質(zhì)、形狀、尺寸大小以及載荷作用下磨料與被磨表面的機(jī)械性能有關(guān)；對(duì)于汽車零件磨料磨損的失效機(jī)理，目前存在四種假說。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第19頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四以微量切削為主的假說 磨料磨損是由于磨料從金屬表面切下微量切屑而造成的。其依據(jù)是實(shí)驗(yàn)室里磨料磨

14、損試驗(yàn)所獲得的磨屑像切削加工的切屑一樣，呈螺旋彎曲形。該假說人為： 當(dāng)塑性金屬被固定的磨料摩擦?xí)r，在金屬表面發(fā)生兩個(gè)過程： 塑性擠壓形成擦痕 切削金屬形成磨屑在摩擦過程中，大部分磨料在金屬表面上只留下兩側(cè)凸起的擦痕，小部分磨料即棱面將切削金屬形成切屑。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第20頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四滾動(dòng)接觸疲勞破壞產(chǎn)生的微粒多呈球形。以疲勞破壞為主的假說壓痕兩側(cè)金屬已經(jīng)受到破壞，其它磨料很容易使其脫落。該假說認(rèn)為金屬同磨料摩擦?xí)r，金屬的同一顯微體積經(jīng)多次塑性變形，使金屬產(chǎn)生疲勞破壞，呈小顆粒從表層上脫落下來。但并不排除同時(shí)存在磨料直接切

15、下金屬的過程。以壓痕為主的假說對(duì)塑性較大的材料，磨料在壓力作用下壓入材料表面，在摩擦過程中，壓入的磨料犁耕另一金屬表面，形成溝槽，使金屬表面受到嚴(yán)重的塑性變形；2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第21頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于脆性材料，若磨料棱角尖銳、尺寸大，且施加載荷高時(shí)，以斷裂過程產(chǎn)生的磨損占主要地位，故磨損率很高。 3.汽車零件磨損失效分析以斷裂為主的假說該假說主要針對(duì)脆性材料，以脆性斷裂為主。當(dāng)磨料壓入和擦劃金屬表面時(shí)，壓痕處的金屬產(chǎn)生變形，磨料壓入的深度達(dá)到臨界深度時(shí)，隨壓力面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力足以使裂紋產(chǎn)生。裂紋主要有兩種形式，一種

16、是垂直于表面的中間裂紋，另一種是從壓痕底部向表面擴(kuò)展的橫向裂紋。在這種壓入條件下，橫向裂紋相交或擴(kuò)展到表面時(shí)，材料微粒便產(chǎn)生脫落、形成磨屑。由于裂紋能超過擦痕的邊界，所以斷裂引起的材料遷移率可能比塑性變形引起的材料遷移率大得多。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第22頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3）磨料磨損的特點(diǎn)V磨損體積；W法向載荷；L摩擦副表面相對(duì)滑移距離；y材料的屈服極限；H摩擦副中較軟一方的硬度；K磨料磨損系數(shù)，與摩擦條件（摩擦材料的性質(zhì)、磨料的 性質(zhì)及潤滑條件等）有關(guān)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第23頁，共113頁，2022年，5

17、月20日，9點(diǎn)47分，星期四3）磨料磨損的特點(diǎn)磨損量與摩擦副所承受的發(fā)向載荷W、摩擦副之間的相對(duì)滑移距離L以及磨料的硬度成正比；磨損量與摩擦副材料的屈服極限y、硬度H以及摩擦副間的相對(duì)滑移速度成反比；在其他條件相同的條件下，磨料尺寸與摩擦副的配合間隙相近時(shí)，磨損量最大。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第24頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四創(chuàng)造良好的潤滑條件。4）減輕磨料磨損的措施對(duì)于汽車零件來說，磨料磨損的發(fā)生一般處于兩種情況：粗糙的硬表面將軟的摩擦副表面劃傷；由于汽車工作環(huán)境所帶來的磨料以及摩擦表面脫落并在摩擦中被強(qiáng)化了的顆粒所產(chǎn)生的作用。因此，減輕磨料磨

18、損的具體措施有：汽車零件在設(shè)計(jì)上應(yīng)選擇合適的耐磨材料；在制造過程中，應(yīng)盡量提高零件的表面加工質(zhì)量與硬度。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第25頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四4）減輕磨料磨損的措施在使用與維修中，應(yīng)設(shè)法防止外界磨料進(jìn)入各總成內(nèi)部，并進(jìn)行良好的維護(hù)。避免汽車在含塵率大的土路上列隊(duì)行駛；防止燃油、潤滑油在存儲(chǔ)和運(yùn)輸中混入雜質(zhì)；改善“三濾”的濾清質(zhì)量；密封曲軸箱、變速器殼體、驅(qū)動(dòng)橋殼體、進(jìn)氣管接頭等；加強(qiáng)總成裝配前的清潔工作。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第26頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3.汽車零件磨損失

19、效分析粘著磨損1）粘著磨損的概念 摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬耗損的現(xiàn)象，稱為粘著磨損。 粘著磨損是缺油或油膜被破壞后（大負(fù)荷、高溫等），發(fā)生干摩擦的結(jié)果。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副咬死，如“抱軸”。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第27頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2）粘著磨損的失效機(jī)理第一類粘著磨損（冷焊）缺油或油膜被破壞零件表面的微凸體直接接觸接觸面積小、接觸應(yīng)力大當(dāng)接觸應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)微凸體塑性變形冷焊粘著粘著點(diǎn)剪斷再粘著再剪斷零件表面材料不斷耗損。第二類粘著磨損（熱磨損）缺油或油膜被破壞干摩擦摩擦功轉(zhuǎn)化成熱量零件表面接觸

20、點(diǎn)溫度升高接觸點(diǎn)軟化或熔化粘著剪斷再粘著再剪斷零件表面材料不斷耗損。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的停止，如“抱軸”、“拉缸”。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第28頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3）粘著磨損的特點(diǎn)磨損量V與摩擦副所承受的發(fā)向載荷W、摩擦副的相對(duì)滑移距離L成正比；磨損量與摩擦副材料的屈服極限y、硬度H成反比；對(duì)于不同的配對(duì)材料、不同的潤滑條件、不同的表面狀況，粘著磨損系數(shù)K也不相同；磨損量V與粘著點(diǎn)發(fā)生剪切的位置有關(guān)：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第29頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四外部粘著：如果粘著點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)

21、度比基體金屬強(qiáng)度低，剪切將發(fā)生在粘著點(diǎn)的界面上，這時(shí)，表面材料的轉(zhuǎn)移極其輕微，滑摩面也較平滑，只有輕微的擦傷。 當(dāng)氣缸與活塞、氣門挺柱與凸輪處的潤滑油膜遭到破壞時(shí)，可能發(fā)生這種情況。內(nèi)部粘著：若粘著點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度比基體金屬強(qiáng)度高，剪切將發(fā)生在原子結(jié)合力較弱一方的金屬內(nèi)部，這就必然伴隨著金屬從從一個(gè)摩擦表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，且發(fā)生轉(zhuǎn)移的金屬量較大。氣缸與活塞由于發(fā)動(dòng)機(jī)過熱或裝配間隙過小所造成的“拉缸”；曲軸軸徑與軸瓦由于缺油或裝配間隙過小所造成的“抱軸”；（案例：武川 解放自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)“抱軸”）驅(qū)動(dòng)橋主減速器圓錐齒輪因用油不當(dāng)或調(diào)整不佳而造成的劇烈磨損。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第

22、30頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四設(shè)法減小粘著磨損系數(shù)K。選用不同金屬或互溶性小的金屬組成摩擦副；選用金屬與非金屬材料組成摩擦副；合適的表面粗糙度；創(chuàng)造良好的潤滑條件。汽車在使用過程中應(yīng)避免長時(shí)間超載運(yùn)行。零件制造時(shí)應(yīng)盡可能提高配合副表面硬度。4）防止或減小粘著磨損的措施2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第31頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四防止熱磨損的發(fā)生。設(shè)法減少摩擦區(qū)域形成的熱量，使摩擦區(qū)域的溫度低于金屬熱穩(wěn)定性的臨界溫度和潤滑油熱穩(wěn)定性的臨界溫度：在設(shè)計(jì)上，采取摩擦區(qū)域強(qiáng)制冷卻的結(jié)構(gòu)；在維修中，注意摩擦副的配合間隙；走合期要

23、低速輕載；采用合適的潤滑劑和表面化學(xué)處理形成表面膜。 （磷化、鍍銅）設(shè)法提高金屬熱穩(wěn)定性和潤滑油熱穩(wěn)定性，選用熱穩(wěn)定性高的合金鋼并進(jìn)行正確的熱處理。3.汽車零件磨損失效分析4）防止或減小粘著磨損的措施2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第32頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四1）疲勞磨損的概念 兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象。 汽車上較易出現(xiàn)該類磨損的配合副通常有：齒輪副、凸輪副、滾動(dòng)軸承以及巴氏合金軸承表面材料的疲勞剝落等。這些摩擦副共同的工作特點(diǎn)是：摩擦表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式為滾動(dòng)或滾動(dòng)+滑動(dòng)。3.汽車零件磨損失效分析疲勞磨

24、損2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第33頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2）疲勞磨損的失效機(jī)理 表面疲勞磨損是疲勞和摩擦共同作用的結(jié)果，其失效過程可分為兩個(gè)階段：首先是疲勞核心裂紋的形成，然后是疲勞裂紋的發(fā)展，直至材料微粒的脫落。 對(duì)于表面疲勞磨損初始裂紋的形成有以下三種理論。最大剪應(yīng)力理論油楔理論過渡區(qū)理論2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第34頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四在純滾動(dòng)狀態(tài)下，由于接觸表面彈性變形的結(jié)果，最大壓應(yīng)力發(fā)生在表面上，而最大剪應(yīng)力發(fā)生在表面以下0.393B處，即次表層內(nèi)。最大剪應(yīng)力理論裂紋起源次表

25、層 在載荷的反復(fù)作用下，裂紋首先在此附近發(fā)生，并沿最大剪應(yīng)力方向擴(kuò)展到表面，形成磨損微粒脫落。（磨屑形狀多為扇形，在摩擦表面上留下各種形狀的“痘斑”狀點(diǎn)坑）。 裂紋的產(chǎn)生一般都是由于在剪應(yīng)力作用下，因塑性變形而引起的，如圖所示。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第35頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四若摩擦表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為“滾動(dòng)+滑動(dòng)”時(shí)，則表面以下的剪應(yīng)力分布應(yīng)為純滾動(dòng)與純滑動(dòng)剪應(yīng)力分布的復(fù)合狀態(tài)，即最大剪應(yīng)力的位置隨著滑動(dòng)分量的增加向表層移動(dòng)，則破壞位置也隨之向表層移動(dòng)。最大剪應(yīng)力理論裂紋起源次表層 有時(shí)，真實(shí)零件表層中的原始裂紋不一定在最大剪應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生，而

26、可能發(fā)生于表面以下的有雜質(zhì)、孔隙、微觀裂紋或其他內(nèi)部缺陷等薄弱環(huán)節(jié)處。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第36頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 在滾動(dòng)+滑動(dòng)的接觸過程中： 外載荷、表層應(yīng)力、摩擦力表層塑性變形表面硬化初始裂紋沿與表層小于45夾角擴(kuò)展油楔作用擴(kuò)展脫落。 在接觸表面留下深淺不同的麻點(diǎn)剝落坑，其深度一般為0.10.2mm.油楔理論裂紋起源于摩擦表面2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第37頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 表層經(jīng)過強(qiáng)化處理的零件（滲碳、淬火等），其接觸疲勞裂紋往往出現(xiàn)在硬化層與芯部過渡區(qū)。這是因?yàn)樵搮^(qū)域

27、所承受的剪切應(yīng)力較大，而材料的抗剪切強(qiáng)度較低。 實(shí)驗(yàn)表明，只要該處承受的剪切應(yīng)力與材料的抗剪切強(qiáng)度之比大于0.55時(shí)，就有可能在過渡區(qū)形成初始裂紋，裂紋平行于表面擴(kuò)展后，再垂直向表面發(fā)展而出現(xiàn)表層大塊狀脫落。 一般地講，當(dāng)硬化層深度不合理、芯部強(qiáng)度過低、過渡區(qū)存在不利的殘余應(yīng)力時(shí)，容易在硬化層與芯部過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋。2）疲勞磨損的失效機(jī)理過渡區(qū)理論裂紋起源于硬化層與芯部過渡區(qū)2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第38頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四材料：零件材料中含有非金屬雜質(zhì)，特別是脆性夾雜物（如氧化鋁、硅酸鹽、氮化物等）時(shí)，零件表面易產(chǎn)生疲勞裂紋。（夾雜物與基

28、體的交界處引起應(yīng)力集中）3）影響表面疲勞磨損的因素 表面疲勞磨損與零件的材料、熱處理的金相組織、表面粗糙度、接觸精度以及潤滑狀況等有關(guān)。強(qiáng)度與硬度：零件材料的抗斷裂強(qiáng)度愈大、硬度愈高，其抗疲 勞磨損能力愈強(qiáng)。強(qiáng)化層厚度：零件的強(qiáng)化層厚度要合理，使最大剪應(yīng)力發(fā)生在 強(qiáng)化層內(nèi)（0.393B），可提高抗疲勞磨損能力。表面粗糙度愈小、接觸精度愈高，其抗疲勞磨損能力愈強(qiáng)。 潤滑油粘度較高時(shí)，由于接觸面壓應(yīng)力近乎均勻，同時(shí)油 液 不易滲入裂紋，從而提高了零件表面抗疲勞磨損能力。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第39頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四1）腐蝕磨損的概念 零件

29、表面在摩擦過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而出現(xiàn)物質(zhì)損失的現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。 腐蝕磨損是腐蝕和摩擦共同作用的結(jié)果；其表現(xiàn)的狀態(tài)與介質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)作用在摩擦表面上的狀態(tài)以及摩擦材料的性能有關(guān)。2）腐蝕磨損的類型 腐蝕磨損通常分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕及氫致磨損。3.汽車零件磨損失效分析腐蝕磨損2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第40頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四氧化磨損 氧化磨損普遍存在于摩擦副中，其損壞特征是在金屬零件的摩擦表面上沿滑動(dòng)方向呈現(xiàn)均勻細(xì)微的磨痕（如曲軸軸頸、氣缸、活塞銷、齒輪嚙合表面、滾珠或滾柱軸承等零件都會(huì)產(chǎn)生氧化磨

30、損）。氧化磨損的磨損率在各種磨損中是最小的，且氧化膜的生成還有利于防止粘著磨損。失效機(jī)理：由于金屬材料表面與空氣或潤滑油中的氧相互作用，使金屬表面生成單分子層氧化膜（當(dāng)零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬表面和周圍介質(zhì)之間相互作用的活性迅速增加，表面上形成氧化膜的速度更快）。如果摩擦表面微凸體上的氧化膜由于摩擦遭到破壞而脫落，那么在下一次摩擦接觸前又形成新的氧化膜，這樣反復(fù)進(jìn)行而使零件表面產(chǎn)生氧化磨損。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第41頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四影響氧化磨損的因素 影響氧化磨損的因素有摩擦副的滑動(dòng)速度、接觸載荷、氧化膜的硬度、介質(zhì)中的含氧量、潤滑條

31、件以及材料性能等。 在載荷不變的條件下，氧化磨損量隨滑動(dòng)速度變化而變化。磨損類型也在氧化磨損和粘著磨損之間相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)載荷超過某一臨界值時(shí)，磨損量隨載荷的增大而急劇增加，其磨損類型也由氧化磨損轉(zhuǎn)化為粘著磨損。 介質(zhì)含氧量會(huì)直接影響磨損率，金屬在還原性氣體、惰性氣體、純氧介質(zhì)中，其磨損值都比空氣中大。這是因?yàn)榭諝庵兴纬傻难趸?qiáng)度高，與基體金屬結(jié)合牢固的緣故。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第42頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四鋼鐵零件表面生成的氧化膜較脆、易破裂，且與基體金屬之間的結(jié)合強(qiáng)度低，故易產(chǎn)生氧化磨損。鋁質(zhì)零件表面生成的氧化鋁有韌性，且與基體結(jié)合牢

32、固，磨損率低。潤滑油膜能起到減磨和保護(hù)作用，減緩氧化膜生成的速度。 油脂與氧反應(yīng)生成酸性氧化物時(shí)則會(huì)腐蝕摩擦表面。生產(chǎn)中有時(shí)利用危害性小的腐蝕磨損來防止危害性大的粘著磨損。如汽車后橋中采用雙曲線齒輪傳動(dòng)，因雙曲線齒輪副接觸應(yīng)力較大，極易產(chǎn)生早期粘著磨損。為此，在潤滑油中加入中性極壓添加劑，使油膜強(qiáng)度提高，寧可使其產(chǎn)生較低的氧化性的腐蝕磨損，而避免嚴(yán)重的粘著磨損出現(xiàn)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第43頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四特殊介質(zhì)腐蝕磨損 摩擦副與酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)作用生成各種產(chǎn)物，在摩擦過程中不斷被磨去的現(xiàn)象稱為特殊介質(zhì)腐蝕磨損。其磨損機(jī)理與

33、氧化磨損相似，但磨損速度較快，磨損率隨介質(zhì)的腐蝕性增大而變大。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁是發(fā)生特殊介質(zhì)腐蝕磨損的典型。 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒產(chǎn)物中含有碳、硫和氯的氧化物、水蒸汽和有機(jī)酸等腐蝕性物質(zhì)，可直接與缸壁起化學(xué)作用，也可溶于水形成酸類腐蝕缸壁，前者稱為化學(xué)腐蝕，后者稱為電化學(xué)腐蝕，其腐蝕強(qiáng)度與溫度有關(guān)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第44頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四tk 一定壓力下水蒸氣凝結(jié)的露點(diǎn)。當(dāng)t tk時(shí)，為化學(xué)腐蝕，腐蝕強(qiáng)度很高；當(dāng)t tk時(shí)，為電化學(xué)腐蝕，隨著溫度升高，腐蝕強(qiáng)度逐漸增高，隨后又加劇；在tk的附近，存在著一個(gè)腐蝕最小的理想?yún)^(qū)（ tk tn

34、)。潤滑油氧化時(shí)將生成有機(jī)酸，對(duì)軸承材料中的鉛、鎘有很大腐蝕作用，開始時(shí)在軸承表面形成黑點(diǎn)，并逐漸擴(kuò)展成海綿狀空洞，在摩擦過程中呈小塊剝落，因此要嚴(yán)格控制潤滑油中的酸值。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第45頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四氣蝕（穴蝕）氣蝕的概念： 氣蝕是當(dāng)零件與液體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，零件表面出現(xiàn)的一種損傷現(xiàn)象。 腐蝕磨損 發(fā)動(dòng)機(jī)濕式缸套的外壁與冷卻液接觸的表面、滑動(dòng)軸承在最小油膜間隙之后的油膜擴(kuò)散部分(由于負(fù)壓的存在)，都可能產(chǎn)生穴蝕。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第46頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期

35、四 失效機(jī)理： 氣蝕是由于沖擊應(yīng)力而造成的表面疲勞破壞。液體與零件接觸的局部壓力低于當(dāng)時(shí)水溫下水的飽和蒸汽壓時(shí)，水中將產(chǎn)生氣泡；同時(shí)溶解于水中的氣體也可能析出而形成氣泡。當(dāng)氣泡流到高壓區(qū)時(shí)潰滅而產(chǎn)生極大的瞬間沖擊力和高溫。在氣泡形成和潰滅的反復(fù)作用下，便可使零件的表面產(chǎn)生疲勞而逐漸脫落為麻點(diǎn)，隨后成泡沫海綿狀。 氣蝕是一種比較復(fù)雜的破壞現(xiàn)象，它往往不單純是機(jī)械力所造成的破壞，液體的化學(xué)和電化學(xué)作用、液體中含有的磨料均可加劇這一破壞過程。氣蝕（穴蝕）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第47頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四影響氣蝕的因素（以氣缸套為例）從力學(xué)角度講

36、，提高缸套的結(jié)構(gòu)剛度，可減小振動(dòng)強(qiáng)度，從而減輕氣蝕。采用上厚下薄的不等厚缸套；在缸套下部的密封膠圈上方裝置減振膠圈；增加承孔高度，減小配合間隙。活塞對(duì)氣缸的沖擊力、作用面積都會(huì)影響缸套的振動(dòng)強(qiáng)度。合理分配活塞銷上下兩部分活塞重量以及活塞銷偏置，可減小活塞換向時(shí)的沖擊力。適當(dāng)加長活塞長度，減小活塞的傾斜度，并使其與缸套的接觸面積增加，可減輕缸套的振動(dòng)。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第48頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四修理裝配質(zhì)量裝配位置誤差：活塞在氣缸內(nèi)偏斜，會(huì)使活塞對(duì)氣缸產(chǎn)生附加載荷而增大缸套的振動(dòng)；活塞氣缸的裝配間隙：缸壁間隙越小，活塞橫擺時(shí)引起的沖擊

37、力及由此引起的氣蝕也就越小。冷卻系的結(jié)構(gòu)和冷卻特性冷卻水溫度：最易產(chǎn)生氣蝕的冷卻水溫度為40-60。因此，即使是為了減輕氣蝕也應(yīng)保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。（85-95 ）冷卻水套的寬度：加寬水套，使冷卻均勻，減小氣泡爆破時(shí)的影響；消除局部渦流及死水區(qū)；控制水泵排量。冷卻水套的潔凈程度：2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第49頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四使用優(yōu)質(zhì)冷卻水。冷卻水中含有雜質(zhì)，水易被分離而形成氣泡；冷卻水中加乳化劑。含鹽類和堿類的硬水，在腐蝕和穴蝕的作用下，其穴蝕的速度是清潔水的幾十倍。氫致磨損 含氫的材料，在摩擦過程中由于力學(xué)和化學(xué)作用而導(dǎo)致氫的

38、析出，氫擴(kuò)散到金屬表面的變形層中，使變形層內(nèi)出現(xiàn)大量的裂紋源，裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，使表面材料脫落。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第50頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四一類是構(gòu)件原設(shè)計(jì)兩接觸面是靜止的，微動(dòng)是由于配對(duì)組件之一受交變應(yīng)力或振動(dòng)引起的。如聯(lián)接件（花鍵、螺栓、銷）的接合面、靜配合的軸與孔的表面、金屬靜密封件等。 在這一類中，法向載荷往往很大，所以首要問題是微動(dòng)磨損會(huì)使接觸處產(chǎn)生疲勞裂紋，降低構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度；其次才是因?yàn)槲?dòng)磨損造成配合面的松動(dòng)，而松動(dòng)又有可能加速疲勞裂紋的擴(kuò)展和磨損。微動(dòng)磨損1）微動(dòng)磨損的概念 微動(dòng)磨損是在兩相互壓緊的金屬零件表面發(fā)生

39、微幅相對(duì)振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的一種特殊磨損形式。 在工程上， 微動(dòng)磨損經(jīng)常發(fā)生在機(jī)械零件中，通?？煞譃閮深?。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第51頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四另一類是各種運(yùn)動(dòng)副在停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于環(huán)境振動(dòng)而產(chǎn)生的微動(dòng)。如軸承中的滾珠（柱）與滾道之間、鉸鏈聯(lián)接、電器觸點(diǎn)、各種柔性聯(lián)軸器和傳動(dòng)裝置等。 在這一類中，主要因微動(dòng)造成零件表面粗糙和磨屑聚集，使運(yùn)動(dòng)阻力增加或振動(dòng)增大，嚴(yán)重時(shí)可膠合，造成運(yùn)動(dòng)失靈。如停止轉(zhuǎn)動(dòng)的滾珠（柱）軸承，由于微動(dòng)可在其滾道上產(chǎn)生所謂的偽布氏壓痕。典型實(shí)例：新車從生成廠地經(jīng)火車、汽車或輪船運(yùn)至用戶 處時(shí)，如果不采取措施，會(huì)比汽

40、車自行行駛同 樣距離對(duì)軸承損壞要嚴(yán)重的多。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第52頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2）失效機(jī)理 接觸壓力使結(jié)合面上實(shí)際承載峰頂發(fā)生塑性變形和粘著，外界小振幅的振動(dòng)將粘著點(diǎn)剪切脫落，脫落的磨屑和剪切面與大氣中的氧反應(yīng)，發(fā)生氧化磨損，產(chǎn)生紅褐色Fe2O3的磨屑堆積在表面之間起著磨料作用，使接觸表面產(chǎn)生磨料磨損。如果接觸應(yīng)力足夠大，微動(dòng)磨損點(diǎn)形成應(yīng)力源，使疲勞裂紋產(chǎn)生并發(fā)展，導(dǎo)致接觸表面破壞。 因此，微動(dòng)磨損是一種復(fù)合形式的磨損。是粘著磨損、氧化磨損、磨料磨損三種磨損形式的組合。微小振動(dòng)和氧化作用是促使微動(dòng)磨損的主要因素。微動(dòng)磨損20

41、07年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第53頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四材料的性能：選擇適當(dāng)?shù)牟牧辖M成配合副或提高硬度，都可以減小微動(dòng)磨損。一般抗粘著磨損能力強(qiáng)，則抗微動(dòng)磨損能力也好。載荷：滑動(dòng)距離一定則微動(dòng)磨損量隨載荷的增加面增加，但超過一定載荷后，磨損量將隨著載荷的增加而減少。因此，可通過控制預(yù)應(yīng)力及過盈配合的過盈量來減緩微動(dòng)磨損。3）影響微動(dòng)磨損的因素2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第54頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3）影響微動(dòng)磨損的因素振動(dòng)頻率與振幅微小振幅的振動(dòng)頻率對(duì)鋼的微動(dòng)磨損沒有影響；在大振幅振動(dòng)的條件下，微動(dòng)

42、磨損量隨振動(dòng)頻率的增加而降低。潤滑條件 適當(dāng)?shù)臐櫥捎行У馗纳瓶刮?dòng)磨損的能力，因?yàn)闈櫥けＷo(hù)表面防止氧化。采用極壓添加劑或涂抹二硫化鉬都可以減少微動(dòng)磨損。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第55頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四4.汽車零件磨損特性 汽車零件的磨損過程，即從開始工作直至最后失效，其磨損量與工作時(shí)間具有一定的規(guī)律零件的磨損特性。 遵循該磨損規(guī)律的曲線，稱為磨損特性曲線，汽車零件的正常磨損可分為三個(gè)階段。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第56頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四走合：新車或大修車運(yùn)行初期，改善零件摩擦

43、表面機(jī)何形狀和表 面物理機(jī)械性能的過程。走合期（） 隨著走合期的進(jìn)展，兩摩擦表面配合狀況迅速改善，實(shí)際接觸面積迅速增加，使真實(shí)接觸點(diǎn)上的接觸壓力降低；配合間隙的增大和表面狀況的改善也有利于潤滑油膜的形成；此外，零件表面的金屬還發(fā)生了加工硬化。伴隨著以上現(xiàn)象的發(fā)生，零件的磨損率銳減，磨損也趨于正常。摩擦表面粗糙 形位誤差配合間隙小完整的潤滑油膜難以形成接觸面積小接觸壓力高潤滑油潤滑、冷卻、沖洗效果不顯著磨損率高2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第57頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 汽車零件經(jīng)過走合期后就進(jìn)入了正常工作期。 由于零件已經(jīng)過初期走合階段，摩擦表面真

44、實(shí)接觸面積、表面幾何形狀、摩擦副配合間隙都處于理想狀態(tài)，真實(shí)接觸面上的壓力變小，油膜強(qiáng)度增大，再加上表面層強(qiáng)化作用明顯，因而磨損率最低，一般為一常數(shù)。因此，正常工作期內(nèi)汽車零件的磨損量隨行駛里程的增加而緩慢增加，兩者呈線性關(guān)系。 在此期間，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要摩擦副而言，造成磨損的主要原因是磨料磨損和腐蝕磨損。4.汽車零件磨損特性正常工作期（）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第58頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 使用中的汽車進(jìn)入改期后，由于配合間隙已達(dá)到或超過極限值，使零件表面間的沖擊載荷增大，而且，由于間隙過大，使?jié)櫥土魇?yán)重，流體潤滑油膜極易遭到破壞，從而

45、使零件的磨損量大幅度增加。 汽車進(jìn)入極限磨損期后，如不進(jìn)行修理而繼續(xù)使用，則會(huì)使汽車零件的磨損由正常磨損轉(zhuǎn)換為事故性磨損，造成零件迅速損壞，汽車的技術(shù)狀況急劇變壞，工作能力迅速下降。4.汽車零件磨損特性極限磨損期（）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第59頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 汽車走合期與正常工作期的使用、維修水平都將影響磨損特性曲線的走向，從而影響零件的使用壽命。4.汽車零件磨損特性1（不足）2（不佳）3（不妥）4（良好）磨損量L1L2L3L4L（t）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第60頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47

46、分，星期四 磨損通常是由多種磨損形式共同作用造成的，其磨損強(qiáng)度與零件的材料性質(zhì)、加工質(zhì)量以及工作條件等因素有關(guān)。材料性質(zhì) 正確選用摩擦副材料是提高汽車零件耐磨性的一個(gè)重要手段。由于不同材料組成的摩擦副發(fā)生的磨損形式不同，所以在汽車修理特別是舊件修復(fù)過程中，選擇材料應(yīng)有針對(duì)性。加工質(zhì)量及表面處理 零件的加工質(zhì)量主要是指表面粗糙度和幾何形狀誤差。表面粗糙值過大，會(huì)破壞油膜的連續(xù)性，造成零件表面凸起點(diǎn)的相互咬合；同時(shí)，腐蝕性物質(zhì)更易沉積與零件表面，使腐蝕磨損加劇。5.影響汽車零件磨損的因素2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第61頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四幾何形

47、狀誤差過大，會(huì)造成零件在工作中受力不均勻或產(chǎn)生附加載荷，使磨損加劇。為了提高摩擦副表面的耐磨性，在零件制造過程中，往往采用許多表面處理方法：表面淬火、滲碳、碳氮共滲、磷化、鍍鉻、噴鉬，表面強(qiáng)化處理（滾壓、擠壓、噴丸）等?；钊h(huán)表面鍍鉻、噴鉬； 延長活塞環(huán)使用壽命35倍，減少氣缸磨損3040。驅(qū)動(dòng)橋主減速器圓錐齒輪在熱處理及精加工后，予以厚度為0.0050.01mm的磷化或鍍銅、鍍錫處理，防止初期使用發(fā)生粘著、擦傷。案例：奔馳WDBNG67JX （350）發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水。（北京博瑞祥馳汽車銷售服務(wù)中心 ）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第62頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47

48、分，星期四工作條件 工作條件是指零件工作時(shí)的潤滑條件、運(yùn)動(dòng)速度、單位壓力以及工作溫度等。潤滑條件 減小摩擦與磨損的有效方法是在摩擦副之間建立并保持流體潤滑，使兩摩擦表面完全被油膜隔開。保證流體潤滑的條件：以適當(dāng)?shù)膲毫┙o必須的潤滑油；配合副表面的幾何形狀、尺寸及配合間隙能適應(yīng)工作載荷、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和潤滑油粘度的要求；選擇粘度適度和粘溫特性好的潤滑油并定期更換；在潤滑油中加入油性和極壓添加劑，能大幅度提高潤滑油膜的吸附能力以及油膜強(qiáng)度。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第63頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四運(yùn)動(dòng)速度零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高，有利于潤滑油膜的形成，使

49、磨損減輕；零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度過快，使摩擦產(chǎn)生的熱量增加并不能及時(shí)散去，會(huì)導(dǎo)致潤滑油粘度下降，油膜變薄，承載能力降低，出現(xiàn)邊界摩擦甚至干摩擦，加劇零件磨損。單位壓力 零件表面上單位壓力升高，零件的磨料磨損增加。當(dāng) 載荷超過油膜的承載能力時(shí)，摩擦表面的油膜將被破壞，引起粘著磨損。工作溫度溫度過高，使?jié)櫥驼扯认陆?，油膜變薄，磨損增加；溫度過低，腐蝕性介質(zhì)更容易冷凝于零件表面，使腐蝕磨損增加。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第64頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四氣缸發(fā)生最大磨損部位（）： 活塞行程上止點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)所對(duì)應(yīng)的缸壁處。6.典型汽車零件摩擦副的磨損特點(diǎn)及

50、其分析氣缸孔沿圓周方向的磨損呈不規(guī)則的橢圓形，即出現(xiàn)較大的圓度誤差，其各方向的磨損量往往相差35倍。對(duì)于正常情況下的頂置氣門發(fā)動(dòng)機(jī)而言，最大磨損一般偏于進(jìn)氣門所在的缸壁一側(cè)。隨著活塞下行，缸壁的磨損逐漸減??；活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)區(qū)域以外的氣缸上、下部的磨損量極小。氣缸活塞（活塞環(huán)）1）氣缸磨損的特點(diǎn) 正常情況下，氣缸表面沿其高度方向，在活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)形成不均勻磨損，其特點(diǎn)是氣缸孔呈上大下小的錐形，并出現(xiàn)圓度誤差。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第65頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四工作氣體壓力的影響 在其他條件不變的情況下，摩擦副表面間法向載荷越大，磨損量就越大。

51、工作氣體壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁磨損的影響，是通過活塞環(huán)對(duì)缸壁的背壓來實(shí)現(xiàn)的。 由于第一道活塞環(huán)的背壓最大，可達(dá)到燃燒氣體壓力的76，以下逐到減小，而且在做功行程中，隨著活塞的下行氣缸容積不斷增大，活塞環(huán)背壓也逐漸減小。因此，在工作氣體壓力的作用下，氣缸壁的磨損量呈上大下小。2）氣缸磨損規(guī)律分析2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第66頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四 氣缸壁溫度和潤滑條件的影響 氣缸壁上部由于靠近燃燒室且暴露在高溫燃?xì)庵械臅r(shí)間較長，因而溫度較高；相反，氣缸壁下部的溫度較低。 另外，氣缸壁一般采用飛濺潤滑方式，缸壁上部的潤滑油供應(yīng)要靠活塞環(huán)的布油作用來

52、實(shí)現(xiàn)，從而使缸壁上部油膜的建立比較困難。 在潤滑條件較差的氣缸壁上部，由于缸壁的工作溫度高，使?jié)櫥偷恼扯认陆?，油膜厚度進(jìn)一步減?。灰虼?，氣缸上部的磨損要大于下部。2）氣缸磨損規(guī)律分析2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第67頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四進(jìn)氣磨料顆粒的影響 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中不可避免地會(huì)有一些磨料顆粒，特別是當(dāng)進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣濾清器失效時(shí)，大量的道路灰塵將進(jìn)入氣缸。 進(jìn)入氣缸的磨料顆粒首先以較高的濃度與上部缸壁接觸，然后才因活塞的下行與缸壁下部接觸；因而，進(jìn)氣磨料所帶來的影響是使氣缸的磨料磨損在缸壁的上部大于下部。2）氣缸磨損規(guī)律分析2007年6月能

53、源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第68頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四腐蝕性產(chǎn)物的影響 燃料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2等腐蝕性產(chǎn)物，這類物質(zhì)可在缸壁上造成腐蝕磨損；尤其是在某些工況下，氣缸中可能出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)。雖然缸壁上的油膜對(duì)中性水有很強(qiáng)的防護(hù)能力，但溶解有腐蝕性產(chǎn)物SO2等的水可立刻侵蝕油膜，引起嚴(yán)重的金屬腐蝕。 由于氣缸壁上部的油膜較薄，容易被酸性水侵蝕，而且上部缸壁與腐蝕性介質(zhì)的接觸時(shí)間較長，所以，氣缸壁上部的腐蝕性磨損強(qiáng)度高于氣缸壁下部。2）氣缸磨損規(guī)律分析2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第69頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四摩擦副運(yùn)動(dòng)

54、速度的影響 當(dāng)摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度很低時(shí)，流體潤滑的油膜不易形成，僅能維持邊界摩擦。 活塞運(yùn)動(dòng)到上、下止點(diǎn)時(shí)，在換向時(shí)刻與氣缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為零，在上止點(diǎn)處必然發(fā)生邊界摩擦，因而磨損較大；而在下止點(diǎn)時(shí)，因原有的油膜較厚，雖不易出現(xiàn)邊界摩擦，但磨損仍比附近區(qū)域稍大。2）氣缸磨損規(guī)律分析氣缸的異常磨損“腰鼓形” 磨料磨損的磨損率與摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度成正比，而活塞在氣缸中部的運(yùn)動(dòng)速度最快。 如果油底殼中的潤滑油含有過多的磨料顆粒，該顆粒所能達(dá)到的高度會(huì)出現(xiàn)較大的磨損，即氣缸中部磨損較大。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第70頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四3）針

55、對(duì)氣缸的磨損規(guī)律，在使用與維修中應(yīng)注意的問題嚴(yán)格執(zhí)行走合期的各項(xiàng)規(guī)定，防止早期不正常磨損。 （里程、速度、載荷、駕駛操作、日常維護(hù)、走保等）正確使用車輛禁止汽車長時(shí)間超載、超速行駛。否則，將造成各摩擦副尤其是氣缸活塞摩擦副磨損加劇。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第71頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四日常使用中，主要保持發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)（8595 ），以降低氣缸腐蝕磨損的程度。冷車起動(dòng)時(shí)，應(yīng)遵循操作規(guī)程，緩慢起動(dòng)，以便為因停車流失而缺油的摩擦副表面提供足夠的潤滑油。盡量避免低速大負(fù)荷或猛加油工況（破壞油膜），應(yīng)平穩(wěn)換擋，平穩(wěn)行駛。在壞路、

56、土路條件下行駛勿跟隨前車過近，以防進(jìn)氣系統(tǒng)吸入過多灰塵。在特殊條件下（如低溫、高溫等），應(yīng)采取具體措施，以防止摩擦副磨損加劇。適時(shí)地強(qiáng)制維護(hù)加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)“三慮”系統(tǒng)的強(qiáng)制維護(hù)，按規(guī)定定期清理或維護(hù)。按規(guī)定定期更換機(jī)油，換油周期為二級(jí)維護(hù)周期，更應(yīng)提倡按質(zhì)更換。（磨料顆粒、高溫氧化、燃料稀釋）2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第72頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四根據(jù)汽車使用地區(qū)、氣候條件和發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、溫度和磨損狀況等選擇合適的機(jī)油品種。嚴(yán)格控制修理質(zhì)量氣缸孔加工完畢后，其表面粗糙度、圓度和圓柱度誤差都應(yīng)符合要求。連桿的彎曲和扭曲誤差應(yīng)符合要求。各配合件的位置

57、誤差應(yīng)符合要求。 如氣缸軸線對(duì)曲軸軸承孔公共軸線的垂直度誤差按要求應(yīng)不大于100：0.03，全長上應(yīng)不大于0.05mm；當(dāng)該誤差增加至0.10mm時(shí)，氣缸的磨損量會(huì)增加3040。注意裝配時(shí)零件的清潔度，并在室溫下進(jìn)行裝配。注意裝配時(shí)各主要螺栓、螺母的擰緊力矩和順序。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第73頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四曲軸軸頸軸瓦 曲軸軸頸和軸瓦也是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)主要的摩擦副，由于它承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)離心力以及連桿傳遞的活塞頂部氣體壓力的作用，因此，它的磨損是不均勻的，其大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及使用、維修等因素有關(guān)系。1

58、）磨損特點(diǎn)及規(guī)律曲軸軸頸磨損后易出現(xiàn)較大的圓度誤差。連桿軸頸的最大磨損處往往發(fā)生在其內(nèi)側(cè)，即朝向主軸頸的一側(cè)；主軸頸最大磨損處往往發(fā)生在朝向連桿軸頸一側(cè)；連桿軸頸的磨損一般來說要大于主軸頸的磨損；多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸頸由于各自的最大磨損方位不同，從而造成主軸頸的軸線間的同軸度誤差加大。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第74頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四連桿軸頸磨損后較易出現(xiàn)圓柱度誤差。潤滑油中磨料顆粒的偏積現(xiàn)象；連桿彎曲變形、氣缸體變形。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸各軸頸的磨損程度不同。中間主軸頸和連桿軸頸磨損較大；兩端主軸頸磨損較大。 主軸瓦下片磨損大，連桿軸瓦上片磨損

59、大；因而，在發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)時(shí)，若檢查主軸瓦下片無損壞，一般不需要在檢查上瓦，對(duì)于連桿軸瓦則可采用上下片對(duì)調(diào)的方法，使其磨損均勻，延長壽命。2）針對(duì)曲軸軸頸-軸瓦的磨損規(guī)律，在使用與維修中應(yīng)注意的問題（同氣缸活塞）磨料偏積2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第75頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四1）磨損特點(diǎn)及規(guī)律 齒輪的磨損主要表現(xiàn)為：齒面的表面疲勞磨損以及齒面相互滑動(dòng)、研磨所造成的磨損。 由于傳動(dòng)中齒面上各處的滑動(dòng)速度不同，而導(dǎo)致潤滑油膜形成的條件也不一樣。齒輪副在節(jié)圓或節(jié)錐區(qū)域基本是滾動(dòng)摩擦，油膜形成困難，易發(fā)生表面疲勞磨損。在高壓、高速滑摩引起局部高溫的作用下，

60、有時(shí)會(huì)在齒根附近發(fā)生粘著磨損（齒根處散熱條件差）。齒輪傳動(dòng)中自表面脫落的顆粒、裝配中帶入的雜質(zhì)、未清除干凈的型砂以及其他磨料都會(huì)引起磨料磨損。2007年6月能源與動(dòng)力工程學(xué)院交通運(yùn)輸系第76頁，共113頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)47分，星期四2）減輕齒輪磨損的措施 汽車齒輪在規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是不可避免的，但當(dāng)裝配、調(diào)整、潤滑或使用不當(dāng)時(shí)，就會(huì)造成齒面的加速磨損。因此，在使用和維修中，為了減輕或消除齒輪的不正常磨損，應(yīng)注意以下事項(xiàng)。齒輪箱（殼體）及其他零件的形位公差應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)；在修理過程中，各零件應(yīng)保持清潔，并保證齒輪副嚙合印痕和嚙合間隙的正確；走合期和正常使用期內(nèi)，應(yīng)按規(guī)定里程