汽车维修课件_

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主讲：逯经远,汽车维修工程,Automotive Maintenance and Repair Engineering,2.2,汽车零部件失效分析,2.1,汽车失效规律,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。,2.3,汽车零部件失效分析方法,21,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，防止和防止事故，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，故障那么用于可修复产品,3,21,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,4,21,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：,指汽车局部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。,5,21,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病症,汽车技术状况变差的外观病症：,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,6,21,汽车失效规律,一、汽车技术状况的变化,二、汽车失效规律,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,故障原那么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.,7,21,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,8,21,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,车祸图片,9,21,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,车祸图片,10,21,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,车祸图片,11,21,汽车失效规律,二、汽车失效规律,2突发型,车祸图片,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。,12,21,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,13,21,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,14,21,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,不适，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,15,21,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,返回,16,21,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,17,1)磨损,失效模式 ：,粘着磨损,磨料磨损,外表疲劳磨损,腐蚀磨损,微动磨损,21,汽车失效规律,轴承磨损,21,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,21,汽车失效规律,21,汽车失效规律,3),腐蚀,失效模式,化学腐蚀,电化学腐蚀,穴蚀,21,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,21,汽车失效规律,5),老化,失效模式：,龟裂,变硬,衰退,21,汽车失效规律,21,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,25,3.零件失效的根本原因,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,21,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。零件承受的载荷假设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。,21,汽车失效规律,3.零件失效的根本原因,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。,21,汽车失效规律,3.零件失效的根本原因,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,.,21,汽车失效规律,3.零件失效的根本原因,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。,21,汽车失效规律,3.零件失效的根本原因,22,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,31,22,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,32,22,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,33,22,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：两物休相对主动，使其接触外表间产生运动阻力的,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.液摩磨擦：两摩擦外表被润滑油完全隔开时摩擦,油膜厚度1.5-2.0m的油膜；,c.边界摩擦：两摩擦外表被一层极薄的边界膜隔开的摩擦,油膜厚度通常在0.1m以下；,d.混合摩擦：两摩擦外表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。,34,22,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,35,22,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,36,22,汽车零部件的磨损失效,2.,汽车零件的磨损,1概念：零件摩擦外表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：摩擦外表间存在的硬质颗粒引起的磨损；,(2) 粘着磨损：当金属外表的油膜被破坏，摩擦外表间直接接触而,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,学的反响而引起的磨损。,二、汽车零件的磨损,37,22,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,38,22,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,） 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 零件间的吸引力增强,减小磨损 措施,选用不同的金属或互溶性小的金属以及金属与非金属材料组成摩擦副；合适的表面粗糙度；用润滑剂隔离接触表面或表面有化合物的保护膜,粘着磨损的定义机理及影响因素和减小措施,39,22,汽车零部件失效分析,定 义,在交变载荷作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象,发生条件,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,分类,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,产生机理,交变载荷的反复作用，使零件表层变形而疲劳，致使表层的薄弱部位先产生微裂纹；同时当润滑油浸入裂纹内部时，当滚动体封闭裂纹口时，堵在裂纹里的润滑油在滚动挤压力的作用下劈开裂纹，使裂纹扩展速度加快，裂纹扩展到一定程度后，金属便从零件表层剥落下来，形成点状或片状凹坑，成为疲劳磨损,减小磨损 措施,减小材料的非金属夹杂物含量；提高材料的抗断裂强度；合理的金属强化层；用粘度较高的润滑油；形状正确，降低表面粗糙度,疲劳磨损的定义分类及产生机理和减小措施,40,22,汽车零部件失效分析,定 义,零件摩擦表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,分类,化学腐蚀、电化学腐蚀磨损、微动磨损和穴蚀,各类,定义,金属直接与外部介质发生化学反应而引起的磨损，称为,化学腐蚀磨损,由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损，称为,电化学腐蚀磨损,零件的过盈配合表面部位在交变载荷或振动的作用下所产生的磨损，,称为微动磨损,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，,称为穴蚀,减小磨损措施,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,腐蚀磨损的定义分类及减小措施,41,22,汽车零部件的失效分析,3.,影响汽车零件磨损的因素及磨损规律,二、汽车零件的磨损,42,22,汽车零部件的失效分析,3.,影响汽车零件磨损的因素及磨损规律,1因素,多种磨损,形式：,材料性质：由于成分、组织、结构不同抵抗,磨损能力不同,加工质量：主要指外表粗糙度，几何形状,误差。,工作条件：主要指润滑条件、滑动速度、单,位压力及工作温度,二、汽车零件的磨损,43,22,汽车零部件的失效分析,3.,影响汽车零件磨损的因素及磨损规律,1因素,2汽车零件磨损规律,零件磨损特性曲线零件磨损分为三个阶段,1第一阶段磨合期Oa段,2第二阶段正常工作期Ob段,3第三阶段极限磨损期曲线b点以后,44,22,汽车零部件的失效分析,三、汽车零件的腐蚀,定义：零件受周围介质作用而引起的损坏,分为化学腐蚀,和电化学腐蚀。,20%,以上的零件因腐蚀而失效。,1.,化学腐蚀失效机理,：,化学腐蚀是金属与介质直接发生化学作用而引起的损伤,如铁在空气里：,4Fe+3O,2,=2FeO,3,3Fe +2O,2,=Fe,3,O,4,45,22,汽车零部件的失效分析,三、汽车零件的腐蚀,1,.,化学腐蚀失效机理：,2.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，产生电化学反响而发生腐蚀的作用，使充当阳极的金属被腐蚀。,其它的电化学腐蚀,浓度腐蚀,析氢腐蚀,燃气腐蚀,46,22,汽车零部件的失效分析,三、汽车零件的腐蚀,1,.,化学腐蚀失效机理：,2.,电化学腐蚀失效机理：,橡胶、塑料、电子元件都随着时间的增加，原有的性能会衰退，称为老化现象。,3.,汽车零件的老化,4.,防止金属腐蚀的措施,正确的选用金属材料，并合理设计金属结构，镀铬、镀锡、喷涂、油漆层添加缓蚀剂，除去介质中的有害成分，隔离有害介质及化学保护法发兰氧化膜磷化膜保护膜,47,22,汽车零部件的失效分析,四、汽车零件的疲劳断裂,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。,疲劳断裂是汽车零件中常见的失效形式之一也是危害最大的一种。,48,22,汽车零部件的失效分析,1.,汽车零件疲劳断裂失效的分类,按断裂性质,塑性、脆性、塑性,-,脆性，塑性又分为纤维状断口与剪切断口,按断裂路径,沿晶、穿晶、混晶,按断裂机理,解理、准解理、滑移分离、疲劳、环境、蠕变,按应力状态,静载、动载，静载分为拉伸、剪切和扭转断裂；动载分为冲击和疲劳断裂,按断裂环境,低温、室温、高温、腐蚀、氢脆,1.,汽车零件疲劳断裂失效的分类,疲劳断裂失效,无裂纹零件的疲劳断裂失效,零件中不存在的预裂纹。疲劳由裂纹形核、扩展及最终断裂三个根本过程构成。多发生在经过良好加工的零件上，如曲轴、连杆、齿轮等,裂纹零件的疲劳断裂失效,零件中有预裂纹存在，疲劳过程是预裂纹扩展的过程。多发生在各种大构件中，在汽车零件中较少发生,低周疲劳,应力循环次数,N,f, 10,4,次,高周疲劳,应力循环次数,N,f,10,4,次,气缸体断裂端面侧面,端面裂纹,活塞损坏,断裂后的主轴承盖,气缸体断裂端面,返回,22,汽车零部件的失效分析,2.,疲劳断裂失效机理,金属零件疲劳断裂实际上是一个积损伤过程，大体上可分滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展，最终断裂。,1疲劳源区,52,22,汽车零部件的失效分析,2.,疲劳断裂失效机理,金属零件疲劳断裂实际上是一个积损伤过程，大体上可分滑移、裂纹成核、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展，最终断裂。,2疲劳裂纹的扩展,53,疲劳断口的宏观外貌,有三个典型的特征区，疲劳弧线清晰，疲劳台阶明显,22,汽车零部件的失效分析,A.,疲劳源区,宏观特征,:,氧化或腐蚀较重,颜色较深,;,断面平坦、光滑、细密,有些断口可见到闪光的小刻面,;,有向外辐射的放射台阶或放射状条纹,;,在源区虽看不到疲劳弧线,但有向外发射疲劳弧线的中心。,B.,疲劳裂纹扩展区：,疲劳弧线。,C.,瞬时断裂区：,出现放射区和剪切唇。其宏观特征与带尖缺口一次性断裂的断口相近,22,汽车零部件的失效分析,22,汽车零部件的失效分析,22,汽车零部件的失效分析,疲劳弧线,疲劳弧线是由于外加载荷的改变或者是由于临近的裂纹、材料中的缺陷、剩余应力的影响下发生的应力再分配，引起的疲劳裂纹前沿区域局部地区出现应力大小及应力状态的改变，从而使疲劳裂纹扩展的速度及方向均发生变化，在断面上留下塑性变形的痕迹，即疲劳弧线。,疲劳弧线,疲劳弧线,汽车后桥齿轮失效分析,第一步：收集后桥齿轮有关的原始资料如下：,后桥齿轮的工艺路线为:剪切下料锻造正火切齿热处理渗碳、淬火、回火)喷丸校直螺纹回火磨轴颈配对。,后桥齿轮的选材：后桥齿轮选用20MnVBH钢。,后桥齿轮的技术要求：齿轮在几何尺寸满足图纸要求外，内在质量要求为:渗碳层深度为1.50-1 .90 mm，碳化物小于等于6级，剩余奥氏体，马氏体小于等于5级，心部铁素体小于等于5级。外表硬度:58-63HRC，心部硬度:33-48HRC，螺纹区硬度小于等于35HRC。,第二步：后桥齿轮失效的图片和失效特征分析：,图一轮齿根部疲劳裂纹的产生和开展,图二主动齿轮小端轴承档圈破坏,图三齿面碾击塑变的特征,图四过载失效的齿面组织特征,图五脱帽状渗层压溃及齿顶裂纹,22,汽车零部件的失效分析,3.,疲劳断口宏观形貌特征,63,各类疲劳断口宏观特征,64,22,汽车零部件的失效分析,4.,提高汽车零件抗疲劳断裂的方法,1延缓疲劳裂纹萌生时间,强化金属外表滚压、喷丸,细化材料晶粒采用热处理方法使晶粒定向排列,2降低疲劳裂纹扩展的速率,止裂孔法,扩孔去除法,刮磨修理法,3),提高疲劳裂纹门槛值,k,长度,65,22,汽车零部件的失效分析,五、汽车零件变形,定义：零件在外力或内部应力作用下，尺寸和形状改变的现象称为零件的变形。,1.,类型：分三种,1弹性变形失效：在外力作用下，变形超过许用值而破坏位置精度现象称为弹性变形失效，遵循虎克定律。,2塑性变形失效：工作应力超过材料的屈服极限强度而产生的变形，称为塑性变形失效。(经典的强度设计),3蠕变变形失效：在一定应力或载何作用下，随时间延长变形不断增加的现象，儒变渐变过程。,66,22,汽车零部件的失效分析,五、汽车零件变形,1.,类型：分三种,1弹性变形失效：,2塑性变形失效：,3蠕变变形失效：,2.影响因素,1内应力、剩余内应力,2工作温度、修理和装配精度,3材料、结构、工艺,67,23,汽车零部件失效分析方法,失效分析,也称故障分析,是研究零部件的磨损、断裂、腐蚀、变形等失效现象的特征或规律，并从中找出损坏原因的一门新的综合性学科。,一、失效分析的根本思路,失效分析的思路,就是对已发生的失效事件，沿着一定的思路去分析研究失效现象的因果关系，进而寻找失效原因，提出改进措施。由于零件的工作条件、失效模式和失效机理各不相同，其失效分析的思路也不尽相同，现将其归纳为以下图所示的几种类型。,失效模式,按检验,工程分析,按失效,模式分析,系统工程,分析法,失,效,抗,力,分,析,工,作,条,件,的,分,析,断,口,分,析,失效,模式,影响,及其,后果,分析,失,效,树,分,析,特,征,因,素,图,分,析,功,能,失,效,分,析,变,形,失,效,分,析,断,裂,失,效,分,析,表,面,损,伤,失,效,分,析,裂,纹,失,效,分,析,一.失效分析的根本思路,按分析检验工程进行失效分析,按失效模式进行分析,系统工程分析方法,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,23,汽车零部件失效分析方法,按失效检验工程的分析思路主要用于零件的失效分析，按失效模式和系统工程的分析思路大多用于系统的失效分析。,23,汽车零部件失效分析方法,一、失效分析的根本思路,零件的失效是由于工作应力大于失效抗力时所造成的。因此应当首先从零件的受力状态、环境介质、温度等去考虑失效原因。,1.按分析检验工程进行失效分析,例如承受交变应力的，多表现为疲劳断裂。假设此时有介质存在，那么可能是腐蚀疲劳；处于高温环境多为高温疲劳。不同的工作条件要求具有不同的失效抗力指标，而材料的失效抗力指标那么主要取决于材料的成分、组织和状态。根据资料和现场调查就可以确定主要的分析工程。例如疲劳破坏，那么可以从测试材料的屈服极限-1、疲劳裂纹扩展速率以及疲劳裂纹扩展门槛值等工程入手，找出失效原因。对零件失效分析的根本思路见图。图中实线箭头表示分析思路的主干，虚线箭头表示必要时应附加的内容。,23,汽车零部件失效分析方法,一、失效分析的根本思路,1.按分析检验工程进行失效分析,零件的工作条件,零件的失效分析,主要的失效抗力指标,主要失效抗力指标与,成分、组织、状态的关系,提高失效抗力指标途径,结构,改进,材料工艺,变革,力学分析计算,实验应力分析,23,汽车零部件失效分析方法,零件的失效分析图,下表是典型汽车零件的工作条件、常见的失效方式及主要的失效抗力指标。,23,汽车零部件失效分析方法,23,汽车零部件失效分析方法,23,汽车零部件失效分析方法,2.按失效模式进行分析,失效模式是一种或几种物理或化学过程所产生的效应，导致零件在尺寸、形状、状态或性能上发生明显变化，造成整台机器丧失原设计能力。不同的物理或化学过程对应着不同的失效模式。根据零件 的残骸断口、磨屑等的有关失效过程信息，首先判断失效模式，进行推断失效的根本原因。,23,汽车零部件失效分析方法,判断失效模式时，首先从外部诱发因素和后果即失效的表现形式入手，就可能得到条件，即研究的出发点，而内在因素和过程本身那么是需要探索的内容。,汽车零件主要的失效模式见本章第二节表2-1,23,汽车零部件失效分析方法,3.系统工程分析方法,系统工程分析方法，就是把一个设备、装置或结构组成一个系统，采用数学方法或电子计算机等现代化工具，研究系统故障率的原因与结果之间的逻辑关系，对系统构成要素、组织结构、信息交换等功能进行分析、设计、制造、维护等，从而到达最优设计、最优控制和最优管理的目的。,23,汽车零部件失效分析方法,3.系统工程分析方法,因此，系统工程分析方法，不仅是在事故发生后才采用的一种善后处理方法，而且可在事故发生前就采取必要的防范措施，防止事故的发生。,用系统工程分析的方法有故障失效树分析法FTA、特征因素图分析法以及摩擦学系统分析法等。,23,汽车零部件失效分析方法,1故障失效树分析法,故障树分析法是把故障作为一种事件，按其故障原因进行逻辑分析，绘出树枝样图形，对故障发生的机理进行定性分析。此外，还可以根据树枝图中影响故障发生因素的出现概率，定量地预测出故障发生的可能性即故障发生的概率。失效树分析法简便、直观，可以一目了然的看出事件的原因与形成过程，能发现潜在的问题，有利于防患未然和预报故障。,23,汽车零部件失效分析方法,2特征因素图分析法,特征因素就是将已表现出来的失效或异常现象即特征，和引起这些特征的因素用“鱼骨形把它们联系起来，通过分析从而找出造成这些特征的直接原因。,特征因素图的结构如下图。把确定“特征即失效或异常现象作为脊骨，用水平粗箭头画出，再把认为是导致失效的原因从大的方面分成几类，当作“大骨的用斜箭头分别与“脊骨相衔接。大骨数目以4-8个为宜。然后,23,汽车零部件失效分析方法,针对每个大骨考虑可能成为引起失效的原因作为“中骨，用箭头与“大骨相衔接。再进一步针对每个“中骨把认为可能成为失效原因的各种因素作为小骨用箭头与中骨衔接。这种图类似鱼骨状，也称鱼骨图。,进行失效分析时必须充分掌握设计、材料、加工制造、零件实际运行状态包括维修、操作、环境因素影响等各方面的原始资料，以及分析的实验数据和结果，以确定其中哪些因素分别属于大骨、中骨和小骨。,23,汽车零部件失效分析方法,特征,特征,中骨,脊骨,大枝,干,中枝,小枝,大骨,小骨,23,汽车零部件失效分析方法,3摩擦学系统失效分析法,将系统分析应用于摩擦学的失效分析研究起源于70年代。其分析方法是将由于相互作用而磨损的失效零件和与其有相互联系的假设干元素组合成摩擦学系统，通过对该系统的输入参数工作变量、系统内部各元素之间相互作用以及磨损情况进行具体分析，从而,23,汽车零部件失效分析方法,可以找出系统失效的原因和恢复其性能的途径。,图示为摩擦学系统失效分析模型。图的中部画出系统的元素，多数情况下，系统包括两个相对运动的零件1、2以及润滑剂 3和空气4。系统的输入由图左侧工作变量提供，通过工作变量对系统元素的作用，发生摩擦和磨损过程。这个过程由图右边和摩擦计量特征输出参数来描述。,23,汽车零部件失效分析方法,工作运转变量,摩擦学,试验系统,摩擦计量特性,运动形式,负荷,FN,速度,v,温度,T,延时,t,摩擦力,Ff,摩擦系数,f,噪声、振动,温度,T+,T,磨损率,W,接触状况,外表特性,外表形貌,外表成分,摩擦元素,摩擦元素,润滑剂,空气,摩擦学系统内各元素之间的相互作用如下图,溶解扩散,润滑,变形,外表疲劳,磨粒磨损,粘附磨损,摩擦化学反响,吸附作用,吸附,作用,23,汽车零部件失效分析方法,二.失效分析的步骤,收集原始资料,收集失效零件的残骸,确定和分析失效模式,对一些重要零件或在一些工况下不可能回收磨屑时，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,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,三,.,失效分析举例,发动机连杆断裂失效。,23,汽车零部件失效分析方法,第二章 思考题、填空,、说明失效的定义及分类？,、零部件失效的原因有哪些？,、说明摩擦与磨损的规律和概念？,、说明疲劳断裂的过程？如何预防？,、影响零件变形的因素有哪些？,、汽车失效规律,_,_,。,、汽车零件失效形式是，,