第一章 零件的失效理论PPT.ppt

山东农业大学机电工程学院制作;个人简介;;学校规定;目 录; ;二、摩擦基础知识;⑵流体摩擦（液体摩擦）;⑶边界摩擦; 两摩擦副表面之间同时存在干摩擦、流体摩擦和边界摩擦的摩擦。 ; 第二节、零件磨损失效;二.零件磨损的分类 按照零件的表面破坏机理和特征可将汽车零件的磨损分为: ?磨料磨损 ?粘着磨损 ?表面疲劳磨损 ?腐蚀磨损 ?微动磨损 各类磨损的内容及特点如下表。;;3.零件磨损失效分析 ⑴磨料磨损 1）磨料磨损的概念 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。 磨科磨损是最常见的，同时也是危害最为严重的磨损 形式。在各类磨损形式中，它大约占磨损总消耗的50％。 2）磨料磨损的失效机理 磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很大程度上与磨料的性质、形状、尺寸大小以及载荷作用下磨料与被磨表面的机械性能有关；对于汽车零件磨料磨损的失效机理，目前存在四种假说。;①以微量切削为主的假说;?滚动接触疲劳破坏产生的微粒多呈球形。;?实验证明，对于脆性材料，若磨料棱角尖锐、尺寸大，且施加载荷高时，以断裂过程产生的磨损占主要地位，故磨损率很高。 ;3）磨料磨损的特点;?磨损量与摩擦副所承受的发向载荷W、摩擦副之间的相对滑移距离L以及磨料的硬度成正比；;②创造良好的润滑条件。;③在使用与维修中，应设法防止外界磨料进入各总成内部，并进行良好的维护。;⑵粘着磨损;2）粘着磨损的失效机理;3） 影响粘着磨损的主要因素 （1）材料 多相金属抗粘着磨损性能＞单相金属； 异种金属配对的抗粘着磨损能力＞同种金属配对 脆性材料优于塑性材料； 金属与非金属配对好。 （2）摩擦表面粗糙度 表面粗糙度越低，则抗粘着磨损能力越高； 表面越洁净，则抗粘着磨损能力越差。;（3）载荷 载荷↑→耐磨量与载荷成正比； 当载荷大于临界值时，磨损量急剧↑→粘着磨损。 （4）温度与速度 （5）润滑 4）减少粘着磨损的措施 （1）正确选择配对材料； （2）合适??表面粗糙度； ;3）防止热磨损的发生。 设法减少摩擦区域形成的热量，使摩擦区域的温度低于金属热稳定性的临界温度和润滑油热稳定性的临界温度： ?在设计上，采取摩擦区域强制冷却的结构； ?在维修中，注意摩擦副的配合间隙； ?走合期要低速轻载； ?采用合适的润滑剂和表面化学处理形成表面膜。 （磷化、镀铜） 设法提高金属热稳定性和润滑油热稳定性，选用热稳定性高的合金钢并进行正确的热处理。;1）疲劳磨损的概念 两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料 表面因疲劳而产生物质损失的现象。 汽车上较易出现该类磨损的配合副通常有：齿 轮副、凸轮副、滚动轴承以及巴氏合金轴承表面材 料的疲劳剥落等。这些摩擦副共同的工作特点是： 摩擦表面的相对运动形式为滚动或滚动+滑动。;2）疲劳磨损的失效机理 表面疲劳磨损是疲劳和摩擦共同作用的结果， 失效过程可分为两个阶段：首先是疲劳核心裂纹的形成，然后是疲劳裂纹的发展，直至材料微粒的脱落。;?在纯滚动状态下，由于接触表面弹性变形的结果，最大压应力发生在表面上，而最大剪应力发生在表面以下0.393B处，即次表层内。;?若摩擦表面的相对运动为“滚动+滑动”时，则表面以下的剪应力分布应为纯滚动与纯滑动剪应力分布的复合状态，即最大剪应力的位置随着滑动分量的增加向表层移动，则破坏位置也随之向表层移动。; 在滚动+滑动的接触过程中： 外载荷、表层应力、摩擦力→表层 塑性变形→表面硬化→初始裂纹→ 沿与表层小于45°夹角扩展→油 楔作用→扩展→脱落。 在接触表面留下深浅不同的麻 点剥落坑，其深度一般为0.1~0.2mm.; 表层经过强化处理的零件（渗碳、淬火等），其接触 疲劳裂纹往往出现在硬化层与芯部过渡区。这是因为该区 域所承受的剪切应力较大，而材料的抗剪切强度较低。 实验表明，只要该处承受的剪切应力与材料的抗剪切 强度之比大于0.55时，就有可能在过渡区形成初始裂纹， 裂纹平行于表面扩展后，再垂直向表面发展而出现表层大 块状脱落。 一般地讲，当硬化层深度不合理、芯部强度过低、过 渡区存在不利的残余应力时，容易在硬化层与芯部过渡区 产生裂纹。;?材料：零件材料中含有非金属杂质，特别是脆性夹杂物（如氧化铝、硅酸盐、氮化物等）时，零件表面易产生疲劳裂纹。（夹杂物与基体的交界处引起应力