汽车零部件的疲劳失效分析课件.ppt

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1、汽车零部件的疲劳失效分析,报告人：冯继军单 位：东风汽车公司商用车技术中心工艺研究所 时 间：2010年6月地 点：杭州,2,主要内容,疲劳失效分析基础金属材料疲劳断裂的定义、特点金属疲劳的分类疲劳失效的过程汽车零部件疲劳失效特点引起汽车零件疲劳失效的原因疲劳失效的过程疲劳失效的特征：载荷的影响,汽车零部件疲劳失效案例轴类零件杆类零件管件类零件弹簧类零件齿轮类零件螺栓类零件,3,01案例-EQ6102增压喷射泵联结轴01案例-EQ6102增压喷射泵联结轴03案例-连通轴04案例-横拉杆05案例-转向垂臂销子06案例-高压油泵柱塞套失效分析07案例-增压器回油管失效分析与改进08案例-客车钢板弹

2、簧09案例-调整臂弹簧10案例-无声链条11案例-六档齿轮12案例-后桥主减主动轮13案例-变速箱太阳轮14案例-变速箱中间轴常啮合齿轮15案例-42CrMo螺栓16案例-减振器螺栓,案 例,4,疲劳失效分析基础,定义：许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。,金属材料疲劳断裂的定义、特点,特点：1）载荷应力是交变的；2）载荷的作用时间较长；3）断裂是瞬时发生的；4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危

3、险的断裂形式。,5,金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。3）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、

4、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。5）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。,金属疲劳的分类,6,汽车零部件疲劳失效特点,1.疲劳失效是汽车零部件最主要的失效形式，约占全部失效分析案例的40%。2.断裂前没有可见裂纹、功能改变等预兆。3.疲劳失效导致的损失巨大。4.可以预防。设计、生产、使用、维护人员具备相关疲劳失效知识，可以减少1/3以上的损失。,7,设计 疲劳强度准则、应力集中、危险截面 材料 冶金缺陷 带状 晶粒度 夹杂物 第二相粒子 锻造比 加工 冷加工：刀痕 冷挤压 磨削烧伤 冷作硬化 锻造 折叠 脱碳 过烧 流线 热处理 热处理裂纹、变形

5、超指标、残余应力过大、组织不合格、性能不合格、脆性 焊接 外观缺陷、气孔和夹渣、裂纹、熔蚀、内应力 使用 保修里程 力矩保持 意外冲击 环境 极端温度 连续高负荷 腐蚀环境,引起汽车零件疲劳失效的原因：,8,疲劳失效分析基础,疲劳失效的过程：,9,疲劳失效分析基础,疲劳失效的特征：载荷的影响,10,疲劳失效断口图谱（举例）,11,疲劳失效案例轴类零件,作用：连接、传递扭矩、承受弯矩受力：扭转、弯曲、接触应力,典型零件：曲轴 凸轮轴 变速箱二轴、一轴 半轴 摇臂轴 轮毂轴 连通轴 各类连接轴、输出轴,特点：零件不同部位的受力要求相差很大，需要在不同部位进行表面处理等手段。,喷射泵联接轴,案例,轮

6、毂半轴,连通轴,12,疲劳失效案例杆类零件,作用：连接、承受弯矩或承受拉力受力：单向或双向弯曲、部分零件存在接触应力特点：形状复杂，多孔、多台阶等 大多要求调质处理典型零件：前轴 横向稳定杆 直拉杆 变速器操纵 杆球头拉杆 转向节臂,转向横拉杆,案例,转向垂臂销子,13,疲劳失效案例管类零件,典型零件：后桥壳、车轮、轮毂轴管、半轴套管、传动轴各类油管（不锈钢薄壁管、高压油管）、柱塞套,柱塞套失效分析,案例,燃油回油管,管类零件在汽车上大致有两类：一类用作结构件，在应力主要是分布在分布在零件外表面的情况下，如传动轴管等，或者其内部还需要安放其它零件，如桥壳、半轴套管等；另一类用作功能件，主要承担

7、一些特定的功能，如各类油管等，这些零件多承受其内管壁的脉动压力、汽车运行过程中的振动力等。,管类零件的受力、制造工艺、用材等共性较少。但其断口分析具有一定共性。由于零件都为薄壁件，裂纹的起源、扩展过程具有一定的共性。,14,疲劳失效案例弹簧类零件,钢板弹簧 螺旋弹簧 扭力杆,钢板弹簧服役条件：汽车悬架系统中的弹性元件，其作用主要有：1.传力作用。传递车桥与车架之间载荷。2缓冲作用。缓冲来自车轮的冲击力。3.导向作用。当它在汽车上纵向安置并且一端与车架作固定铰链连接时，使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动。工作中作用在钢板弹簧上的载荷主要有：1.来自汽车车架的垂直压力以及由此产生的来自车桥的反向

8、支承力。当车桥和车架相互远离时，钢板弹簧所受的这一垂直载荷和变形逐渐减小，有时甚至会反向。2.由于路面不平等原因引起的振动而对簧片产生的扭曲力。3.钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片之间相对滑动而产生的摩擦力与接触应力。,基本性能要求：高的抗拉强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限，同时要求具有高的冲击韧性和塑性。此外，还要求具有一定的抗腐蚀性能。,15,关键部位：1.主片卷耳处。此处受力较大，是板簧薄弱处。为改善主片卷耳受力情况，常将第二片末端也完成卷耳，包在主片卷耳外面。2.对于多片等截面板簧，簧片分布并不均匀，其应力最大处，也是其危险截面，一般容易在此处产生疲劳断裂。3.上簧片与下片末端接

9、触处，此处更容易产生接触疲劳。4.中心螺栓孔处，容易产生热处理缺陷以及因为螺栓松动引起的疲劳断裂。主要失效形式：钢板弹簧最常见的失效形式是弯曲疲劳断裂。在腐蚀介质作用下，可能产生腐蚀疲劳断裂。当钢板弹簧片与片之间的接触不正常时，可能产生接触疲劳断裂。当中心螺栓松动时，容易在螺栓孔处发生疲劳断裂。,钢板弹簧,16,螺旋弹簧,调整臂弹簧,汽车上的螺旋弹簧主要用于减震、关闭（或打开）、储力等。螺旋弹簧压紧或伸长过程中，杆身受扭转、拉伸作用，其内径表面受力最大。因此对表面质量特别敏感。,表面喷丸,客车板簧失效分析,案例,无声链条,17,疲劳失效案例齿轮类零件,1.齿轮是汽车上最重要的传动零件。广泛应用

10、于发动机、变速箱、后桥、转向系等各大系统以及各种水泵、油泵等等。2.重载齿轮一般做渗碳处理。还有感应淬火、氰化、氮化、等表面处理工艺。3.表面要求耐磨、抗接触应力。高硬度、压应力分布、硬质相、自润滑。4.齿轮不同部位要求差异很大。螺纹部、轴承部、齿轮部5.弯曲疲劳失效：齿部抗弯强度、表面压应力层、表面质量、弯矩（接触区）6.接触疲劳失效：表面硬度、表面质量、表明应力分布、残奥、碳化物、接触应力、接触区、运动轨迹。,18,材料：渗碳钢（淬透性）中碳合金钢 奥贝球铁 粉末冶金工艺：渗碳、感应淬火、氰化、氮化 硬化层深控制 心部硬度控制,六档齿轮失效分析,后桥主减主动轮,太阳轮齿面剥落,中间轴常啮合

11、齿轮,案例,19,疲劳失效案例螺栓类零件,普通螺栓 高强度螺栓,原材料：热处理状态拉拔或切削流线齿形：齿顶、齿根脱碳表面处理摩擦系数清洁度装配顺序、装配扭矩、轴向力端面接触印迹力矩松驰,42CrMo 螺栓,案例,减振器螺栓,20,Thank you!,1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚

12、持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还

13、是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它

14、去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯

15、，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。16、在路上，我们生命得到了肯定，一路上，我们有失败也有成功，有泪水也有感动，有曲折也有坦途，有机遇也有梦想。一路走来，我们熟悉了陌生的世界，我们熟悉了陌生的面孔，遇人无数，匆匆又匆匆，有些成了我们忘不掉的背影，有些成了我们一生的风景。我笑，便面如春花，定是能感动人的，任他是谁。17、努力是一种生活态度，与年龄无关。所以，无论什么时候，千万不可放纵自己，给自己找懒散和拖延的借口，对自己严格一点儿，时间长了，努力便成为一种心理习惯，一种生活方式！18、自己想要的东西，要么奋力直追，

16、要么干脆放弃。别总是逢人就喋喋不休的表决心或者哀怨不断，做别人茶余饭后的笑点。19、即使不能像依米花那样画上完美的感叹号，但我们可以歌咏最感人的诗篇；即使不能阻挡暴风雨的肆虐，但我们可以左右自己的心情；即使无法预料失败的打击，但我们可以把它当作成功的一个个驿站。20、能力配不上野心，是所有烦扰的根源。这个世界是公平的，你要想得到，就得学会付出和坚持。每个人都是通过自己的努力，去决定生活的样子。1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全

17、部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11

18、、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。16、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。17、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。18、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！19、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。20、不忘初心，方得始终。21、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩

19、盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。22、不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要轻言放弃。23、恨别人，痛苦的却是自己。24、每天醒来，敲醒自己的不是钟声，而是梦想。25、你不能拼爹的时候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上没有障碍，人还有什么可做的呢。27、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。励志名言：比别人多一点执着，你就会创造奇迹28、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。29、人生就像一道漫长的阶梯，任何人也无法逆向而行，只能在急促而繁忙的进程中，偶尔转过头来，回望自己留下的蹒跚脚印。30、时间，带不走真正的朋友；岁月，留不住虚幻的拥有。时光转换，体会到缘分善变；平淡无语，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在与不在，都会惦念；无心的情，无论你好与不好，只是漠然。走过一段路，总能有一次领悟；经历一些事，才能看清一些人。31、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。32、命好不如习惯好。养成好习惯，一辈子受用不尽。33、比别人多一点执着，你就会创造奇迹。,