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1、第二章 汽车零件的损伤 一、磨料磨损一、磨料磨损1 1、定义、定义 硬的颗粒夹在摩擦表面里所引起的磨损称硬的颗粒夹在摩擦表面里所引起的磨损称为磨料磨损。为磨料磨损。2 2、磨损阶段、磨损阶段 1 1）磨合阶段）磨合阶段第二章第二章 汽车零件的损伤汽车零件的损伤 第一节第一节 零件磨损零件磨损第二章 汽车零件的损伤 新新零零件件摩摩擦擦表表面面具具有有一一定定的的粗粗糙糙度度，真真实实接接触触面面较小，磨损加剧。时间里程较短，较小，磨损加剧。时间里程较短，3000-50003000-5000公里。公里。2 2）稳定磨损阶段）稳定磨损阶段 摩擦副间歇达到最佳状态，表面磨合质量好，摩擦副间歇达到最佳
2、状态，表面磨合质量好，磨损缓慢、稳定。时间里程很长，磨损缓慢、稳定。时间里程很长，2020万公里左右。万公里左右。3 3）激烈磨损阶段）激烈磨损阶段 磨损迅速。零件表面工作条件恶化，零件形状开磨损迅速。零件表面工作条件恶化，零件形状开始改变，间隙增大、噪声、振动加大。始改变，间隙增大、噪声、振动加大。3 3、磨损特点、磨损特点 第二章 汽车零件的损伤 磨损率与摩擦速度成正比；磨损率与摩擦速度成正比；一般情况下，磨料硬度越高，磨损越大；材料的一般情况下，磨料硬度越高，磨损越大；材料的硬度越高，材料越耐磨；硬度越高，材料越耐磨；一一般般金金属属的的磨磨损损率率随随磨磨粒粒平平均均尺尺寸寸的的增增大
3、大而而线线性性增加，但达到一定临界尺寸后，磨损率保持不变。增加，但达到一定临界尺寸后，磨损率保持不变。二、黏着磨损二、黏着磨损 接接触触表表面面材材料料从从一一个个表表面面转转移移到到另另一一个个表表面面的的现现象称为黏着磨损。象称为黏着磨损。黏黏着着磨磨损损是是固固体体摩摩擦擦的的结结果果，严严重重时时，会会使使摩摩擦擦副副“咬咬死死”，所所以以又又称称为为咬咬死死磨磨损损。它它是是严严重重破破坏汽车零件的一种磨损。坏汽车零件的一种磨损。第二章 汽车零件的损伤 三、表面疲劳磨损三、表面疲劳磨损 1 1、定义、定义 齿齿轮轮、凸凸轮轮、滚滚动动轴轴承承座座圈圈经经过过一一定定时时间间的的使使用
4、用后后，在在摩摩擦擦面面会会出出现现麻麻点点或或洼洼坑坑。这这种种在在滚滚动动或或滚滚动动加加滑滑动动摩摩擦擦中中，由由于于接接触触应应力力反反复复作作用用，使使摩摩擦擦表表面面产产生生的的磨磨损损和和剥剥落落的的现现象象称称为为疲疲劳劳磨磨损。损。表面疲劳磨损与一般疲劳断裂破坏是不同的，表面疲劳磨损与一般疲劳断裂破坏是不同的，前者是伴随着摩擦与磨损的表面塑性变形、发热，前者是伴随着摩擦与磨损的表面塑性变形、发热，以及受到润滑油流体楔入作用对材料引起的破坏。以及受到润滑油流体楔入作用对材料引起的破坏。第二章 汽车零件的损伤 在在滚滚动动摩摩擦擦中中，接接触触表表面面弹弹性性变变形形理理论论的的
5、点点、线线接接触触实实际际上上为为一一个个平平的的接接触触区区，在在同同时时有有滑滑动动摩摩擦擦力力的的作作用用下下，摩摩擦擦力力越越大大，此此最最大大剪剪切切应应力力的的作作用用点点越越向摩擦表面推移。向摩擦表面推移。2 2、减轻表面疲劳磨损的途径、减轻表面疲劳磨损的途径 合理选用材料。合理选用材料。提高零件表面硬度、减少粗糙度。提高零件表面硬度、减少粗糙度。合理选择润滑剂。合理选择润滑剂。第二章 汽车零件的损伤 四、氧化磨损与微动磨损四、氧化磨损与微动磨损 1 1、氧化磨损、氧化磨损 氧化磨损是最广泛的一种磨损形态，在汽车零氧化磨损是最广泛的一种磨损形态，在汽车零件的各摩擦副中，普遍地存在
6、氧化磨损。它无论件的各摩擦副中，普遍地存在氧化磨损。它无论在何种摩擦过程中及何种摩擦速度下，也无论接在何种摩擦过程中及何种摩擦速度下，也无论接触压力大小和是否存在润滑情况下都会发生。触压力大小和是否存在润滑情况下都会发生。氧化磨损的产生，是当摩擦副一方的凸起部分氧化磨损的产生，是当摩擦副一方的凸起部分与另一方做相对滑动时，在产生塑性变形的同时，与另一方做相对滑动时，在产生塑性变形的同时，有氧气扩散到变形层内形成氧化膜，而这种氧化有氧气扩散到变形层内形成氧化膜，而这种氧化膜在遇到第二个凸起部分时有可能剥落，使新露膜在遇到第二个凸起部分时有可能剥落，使新露出的金属表面又被重新氧化。这种氧化膜不断被
7、出的金属表面又被重新氧化。这种氧化膜不断被除去，又反复形成的过程就是氧化磨损。除去，又反复形成的过程就是氧化磨损。第二章 汽车零件的损伤 2 2、微动磨损、微动磨损 在零件的嵌合部位、静配合处，但在外部变在零件的嵌合部位、静配合处，但在外部变动负荷和振动的影响下，产生微小的滑动，微动动负荷和振动的影响下，产生微小的滑动，微动磨损的发生此时表面上产生大量的微小氧化物磨磨损的发生此时表面上产生大量的微小氧化物磨损粉末，由此造成的磨损称为微动磨损。损粉末，由此造成的磨损称为微动磨损。微动磨损集中在局部地区，因两摩擦表面永不微动磨损集中在局部地区，因两摩擦表面永不脱离接触，磨损产物不易往外排除，故兼有
8、氧化脱离接触，磨损产物不易往外排除，故兼有氧化磨损、磨料磨损和黏着磨损的作用。磨损、磨料磨损和黏着磨损的作用。在微动磨损的产生处往往形成蚀坑（微动磨损在微动磨损的产生处往往形成蚀坑（微动磨损又称为咬蚀。又称为咬蚀。第二章 汽车零件的损伤 一、零件变形原因一、零件变形原因 零件在使用中的变形通常有三方面的原因，零件在使用中的变形通常有三方面的原因，即内应力、外载荷和温度。即内应力、外载荷和温度。1 1、内应力、内应力 2 2、外载荷、外载荷 3 3、温度、温度 第二节第二节 零件变形零件变形第二章 汽车零件的损伤 二、零件变形影响二、零件变形影响 1 1、汽缸体、汽缸体 汽缸体变形后，可能引起：
9、汽缸体变形后，可能引起：汽缸轴线与曲轴轴线的不垂直度；汽缸轴线与曲轴轴线的不垂直度；曲轴轴线与凸轮轴轴线的不平行度；曲轴轴线与凸轮轴轴线的不平行度；曲轴主轴承座孔的不同轴度；曲轴主轴承座孔的不同轴度；汽缸体上下表面的不平行度；汽缸体上下表面的不平行度；汽缸轴线与汽缸体下平面的不垂直度；汽缸轴线与汽缸体下平面的不垂直度；汽缸前后端面对曲轴轴线的不垂直度等。汽缸前后端面对曲轴轴线的不垂直度等。第二章 汽车零件的损伤 汽缸轴线对曲轴轴线的不垂直度对发动机使用汽缸轴线对曲轴轴线的不垂直度对发动机使用寿命有显著影响，它能引起活塞连杆组在汽缸内的寿命有显著影响，它能引起活塞连杆组在汽缸内的倾斜，不利于活塞
10、连杆组在汽缸内的运动，使活塞倾斜，不利于活塞连杆组在汽缸内的运动，使活塞环及活塞顶部产生较大的摩擦，从而增大发动机汽环及活塞顶部产生较大的摩擦，从而增大发动机汽缸上部的磨损。缸上部的磨损。主轴承座孔的不同轴度影响曲轴轴颈在座孔中主轴承座孔的不同轴度影响曲轴轴颈在座孔中的正确位置，严重时可能使曲轴在座孔中挠曲，不的正确位置，严重时可能使曲轴在座孔中挠曲，不但影响液体润滑的形成，而且增加了曲轴转动的附但影响液体润滑的形成，而且增加了曲轴转动的附加负荷，因而加速曲轴及轴承的磨损。加负荷，因而加速曲轴及轴承的磨损。第二章 汽车零件的损伤 2 2、变速器壳、变速器壳 变速器壳体变形后，可能引起上下轴承座
11、孔轴线变速器壳体变形后，可能引起上下轴承座孔轴线的不平行度和前后两端面的不平行度等发生变化。的不平行度和前后两端面的不平行度等发生变化。前者是影响变速器正常工作和使用寿命的重要因素。前者是影响变速器正常工作和使用寿命的重要因素。变速器壳上下轴承座孔轴线不平行度超过允许范围，变速器壳上下轴承座孔轴线不平行度超过允许范围，使变速器传递的扭矩产生较大的不均匀性。扭矩的使变速器传递的扭矩产生较大的不均匀性。扭矩的不均匀性是表明汽车动力状况好坏的重要特征之一，不均匀性是表明汽车动力状况好坏的重要特征之一，同时也是产生动载荷的原因之一。试验结果表明：同时也是产生动载荷的原因之一。试验结果表明：这种不平行度
12、为这种不平行度为0.19 mm0.19 mm时，其扭矩的不均匀性比时，其扭矩的不均匀性比新变速器要高一倍。新变速器要高一倍。第二章 汽车零件的损伤 变速器上下轴承座孔的不平行度能引起较大的轴变速器上下轴承座孔的不平行度能引起较大的轴向力并造成变速器跳挡。向力并造成变速器跳挡。变速器壳变形所引起的故障不仅会导致产生噪声，变速器壳变形所引起的故障不仅会导致产生噪声，而且还会加剧滑动齿轮和与其啮合的齿轮的磨损。而且还会加剧滑动齿轮和与其啮合的齿轮的磨损。第二章 汽车零件的损伤 第三节第三节 零件蚀损零件蚀损 一、零件的腐蚀一、零件的腐蚀 零件在周围介质作用下引起损坏称为零件的腐蚀。零件在周围介质作用
13、下引起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。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。1 1、化学腐蚀、化学腐蚀 化学腐蚀指金属与介质发生化学反应而引起的损化学腐蚀指金属与介质发生化学反应而引起的损坏。坏。腐蚀产物在金属表面形成一层膜。膜的性质决定腐蚀产物在金属表面形成一层膜。膜的性质决定化学腐蚀的速度，如果膜是完整的，强度、塑性都化学腐蚀的速度，如果膜是完整的，强度、塑性都较好，膨胀系数与金属相近，膜与金属的黏着力强较好，膨胀系数与金属相近，膜与金属的黏着力强等，它有保护金属、减缓腐蚀的作用。等，它有保护金属、减缓腐蚀的作用。第二章 汽车零件的损伤 2 2、电化学腐蚀、电化学
14、腐蚀 电化学腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起电化学腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的破坏。的破坏。金属与电解质溶液相接触，形成原电池，其中电金属与电解质溶液相接触，形成原电池，其中电位较低的部分遭受腐蚀。位较低的部分遭受腐蚀。二、零件的穴蚀二、零件的穴蚀 1 1、定义、定义 穴蚀（或称气蚀）多发生在零件与液体接触并有穴蚀（或称气蚀）多发生在零件与液体接触并有相对运动的条件下。液体与零件接触处的局部压力相对运动的条件下。液体与零件接触处的局部压力比其蒸发压低的情况下将产生气泡，同时，溶解在比其蒸发压低的情况下将产生气泡，同时，溶解在液体中的气体也可能析出。当气泡流到高压区，压液体中的气体
15、也可能析出。当气泡流到高压区，压力超过气泡压力时使其溃灭，瞬间产生极大的冲击力超过气泡压力时使其溃灭，瞬间产生极大的冲击力和高温。气泡的形成和溃灭的反复作用，使零件力和高温。气泡的形成和溃灭的反复作用，使零件表面的材料产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状。表面的材料产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状。第二章 汽车零件的损伤 2 2、影响缸套穴蚀的因素、影响缸套穴蚀的因素 1 1）结构的影响）结构的影响 缸套的穴蚀缸套的穴蚀是由于缸套的高频振动而产生的，是由于缸套的高频振动而产生的，其振动强度和缸套壁厚有关。随着缸套壁厚的增加，其振动强度和缸套壁厚有关。随着缸套壁厚的增加，由于刚度的提高，振动强度下降。一般地
16、，缸套壁由于刚度的提高，振动强度下降。一般地，缸套壁厚增加一倍，缸套振幅几乎降低一半；壁厚大于厚增加一倍，缸套振幅几乎降低一半；壁厚大于0.08D0.08D(D(D为汽缸直径）时，则不易发生穴蚀。为汽缸直径）时，则不易发生穴蚀。活塞活塞销轴上下两部分的质量分配不同，活塞横销轴上下两部分的质量分配不同，活塞横摆时绕活塞销翻转的力矩也不同，则使活塞撞击缸摆时绕活塞销翻转的力矩也不同，则使活塞撞击缸壁时的倾斜程度不同。活塞以角边缘冲击时，缸套壁时的倾斜程度不同。活塞以角边缘冲击时，缸套的振动强度大。的振动强度大。第二章 汽车零件的损伤 2 2）修理及装配质量的影响）修理及装配质量的影响缸套倾斜的影响
17、缸套倾斜的影响 缸套在缸体内倾斜，使活塞产生附加载荷，会缸套在缸体内倾斜，使活塞产生附加载荷，会增大活塞对缸套的冲击及缸套的振动。因此，安增大活塞对缸套的冲击及缸套的振动。因此，安装缸套要避免倾斜。其倾斜的原因是：下支承橡装缸套要避免倾斜。其倾斜的原因是：下支承橡胶密封槽与缸套轴线不同心；上下支承不同心；胶密封槽与缸套轴线不同心；上下支承不同心；缸套端面支承凸肩与机体偏斜；缸体上部凸肩装缸套端面支承凸肩与机体偏斜；缸体上部凸肩装配时压得不均匀。配时压得不均匀。第二章 汽车零件的损伤 位置偏差的影响位置偏差的影响 若装配时存在汽缸轴心线与曲轴轴心线的不垂若装配时存在汽缸轴心线与曲轴轴心线的不垂直
18、度，连杆轴颈轴心线与主轴颈轴心线的不平行直度，连杆轴颈轴心线与主轴颈轴心线的不平行度，连杆大小头轴心线的不平行度，活塞销孔轴度，连杆大小头轴心线的不平行度，活塞销孔轴心线与活塞轴心线的不垂直度等位置偏差，则活心线与活塞轴心线的不垂直度等位置偏差，则活塞在汽缸内倾斜、偏缸，而使活塞撞击缸壁加剧，塞在汽缸内倾斜、偏缸，而使活塞撞击缸壁加剧，从而使缸套穴蚀加剧。从而使缸套穴蚀加剧。活塞活塞缸套装配间隙的影响缸套装配间隙的影响 活塞与缸套的配合间隙使活塞横摆时带着冲击活塞与缸套的配合间隙使活塞横摆时带着冲击性。间隙越大，缸套受活塞冲击就越大，越易造性。间隙越大，缸套受活塞冲击就越大，越易造成缸套穴蚀。
19、成缸套穴蚀。缩小活塞缩小活塞缸套的装配间隙是降低缸套振动强缸套的装配间隙是降低缸套振动强度的有效措施之一，但缩小程度要按柴油机具体度的有效措施之一，但缩小程度要按柴油机具体情况而定。情况而定。第二章 汽车零件的损伤 3 3）冷却水温的影响）冷却水温的影响 柴油机均有某一对应的最易产生穴蚀的温度。柴油机均有某一对应的最易产生穴蚀的温度。一般柴油机最易产生穴蚀的冷却水温度范围是一般柴油机最易产生穴蚀的冷却水温度范围是40-40-60 60，在此温度以上或以下穴蚀都较轻。但冷却，在此温度以上或以下穴蚀都较轻。但冷却水在水在40 40 以下工作，发动机因过冷会带来一系列以下工作，发动机因过冷会带来一系
20、列问题，所以，冷却水温范围一般应在问题，所以，冷却水温范围一般应在85-90 85-90 为为好。好。第二章 汽车零件的损伤 第四节第四节 零件疲劳断裂零件疲劳断裂一、疲劳断裂机理一、疲劳断裂机理 1 1、定义、定义 零件在交变应力作用下，经过较长时间的工零件在交变应力作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象称为零件的疲劳。作而发生断裂的现象称为零件的疲劳。疲劳断裂与静负荷下的断裂不同，其特点是：疲劳断裂与静负荷下的断裂不同，其特点是：破坏时的应力远低于材料的抗拉强度，甚至低于破坏时的应力远低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服极限；塑性材料和脆性材料零件在交变应力屈服极限；塑性材料和脆性材料零件
21、在交变应力作用下的疲劳断裂，都不产生明显的塑性变形，作用下的疲劳断裂，都不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的。因此，具有很大的危险性，断裂是突然发生的。因此，具有很大的危险性，常造成严重的事故。常造成严重的事故。第二章 汽车零件的损伤 2 2、机理、机理 1 1）裂纹产生阶段）裂纹产生阶段交变载荷下产生的不均匀滑移交变载荷下产生的不均匀滑移 晶界及非金属夹杂处的疲劳裂纹晶界及非金属夹杂处的疲劳裂纹 应力集中处产生裂纹应力集中处产生裂纹 2 2）裂纹发展阶段）裂纹发展阶段第一阶段通常是从金属表面上的驻留滑移带、挤第一阶段通常是从金属表面上的驻留滑移带、挤入沟或非金属夹杂物等处开始，沿最大切应力
22、方入沟或非金属夹杂物等处开始，沿最大切应力方向（和主应力方向约成向（和主应力方向约成4545角）的晶面向内扩展。角）的晶面向内扩展。第二阶段裂纹扩展方向与主应力垂直，这一阶段第二阶段裂纹扩展方向与主应力垂直，这一阶段裂纹的扩展途径是穿晶的，扩展速率较快。裂纹的扩展途径是穿晶的，扩展速率较快。第二章 汽车零件的损伤 3 3）疲劳断裂阶段）疲劳断裂阶段 由于疲劳裂纹不断扩展，使零件的有效承载断由于疲劳裂纹不断扩展，使零件的有效承载断面逐渐减小，因此应力不断增加。当应力超过材面逐渐减小，因此应力不断增加。当应力超过材料的断裂强度时，则发生断裂，形成了最后断裂料的断裂强度时，则发生断裂，形成了最后断裂区。这部分断口与静负荷下带有尖锐缺口形态的区。这部分断口与静负荷下带有尖锐缺口形态的断口相似。塑性材料断口为纤维状，呈暗灰色；断口相似。塑性材料断口为纤维状，呈暗灰色；脆性材料断口为结晶状。脆性材料断口为结晶状。