【文章內(nèi)容簡介】 氧化作用是促進(jìn)微動磨損的主要原因。 疲勞斷裂零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。是汽車零件常見及危害性最大的一種失效方式。在汽車上，大約有90%以上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效。疲勞斷裂失效的分類：根據(jù)零件的特點(diǎn)及破壞時總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。高周疲勞發(fā)生時，應(yīng)力在屈服強(qiáng)度以下，零件的壽命主要由裂紋的形核壽命控制。低周疲勞發(fā)生時的應(yīng)力可高于屈服極限，其壽命受裂紋擴(kuò)展壽命的影響較大。汽車零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。疲勞斷裂失效機(jī)理：金屬零件疲勞斷裂實(shí)質(zhì)上是一個累計(jì)損傷過程。大體可劃分為滑移、裂紋成核、微觀裂紋擴(kuò)展、宏觀裂紋擴(kuò)展、最終斷裂幾個過程。如凸輪軸在長時間的工作下，它所承受的應(yīng)力超過本身的極限時，就會發(fā)生脆性斷裂，致使汽車停止工作。 腐蝕零件受周圍介質(zhì)作用而引起的損壞稱為零件的腐蝕。按腐蝕機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，汽車上約20%的零件因腐蝕而失效。：金屬零件與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的損傷稱為化學(xué)腐蝕。金屬在干燥空氣中的氧化以及金屬在不導(dǎo)電介質(zhì)中的腐蝕等均屬于化學(xué)腐蝕；化學(xué)腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生，通常在金屬表面形成一層腐蝕產(chǎn)物膜，如鐵在干燥的空氣中與氧作用生成Fe3O4；這層膜的性質(zhì)決定化學(xué)腐蝕速度，如果膜是完整的，強(qiáng)度、塑性都很好，膨脹系數(shù)和金屬相近，膜與金屬的粘著力強(qiáng)等，就具有保護(hù)金屬、減緩腐蝕的作用。（發(fā)動機(jī)活塞環(huán)鍍鉻）：電化學(xué)腐蝕是兩個不同的金屬在一個導(dǎo)電溶液中形成一對電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生腐蝕的作用，使充當(dāng)陽極的金屬被腐蝕。 變形零件在使用過程中，由于承載或內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為變形。變形是零件失效的一個重要原因，如曲軸、離合器摩擦片、變速器中間軸與主軸。變形失效的分類：彈性變形失效、塑性變形失效和蠕變失效。 彈性變形失效材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。在這個過程中，材料雖然能夠恢復(fù)到原來的形狀，但是它的承載性能會降低的很快，會導(dǎo)致整個零部件在一定時間后不能使用。 塑性變形失效當(dāng)外力一旦超過彈性極限荷載時，這時再卸除荷載，固體也不能恢復(fù)原狀，其中有一部分不能消失的變形被保留下來，這種保留下來的永久變形就稱為塑性變形。在這個過程中，材料不能恢復(fù)到原來的形狀，會導(dǎo)致它的承載能力變得很弱，長時間過后就不能使用了。 蠕變失效固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。 老化橡膠、塑料制品和電子元件等汽車用零件，隨著時間的增長，原有的性能會逐漸衰退稱為老化現(xiàn)象；這類元件、制品不論工作與否，老化現(xiàn)象都會發(fā)生，如橡膠輪胎、塑料器件等。（龜裂、變硬）3 可靠性概念及可靠性設(shè)計(jì)方法介紹 可靠性概念根據(jù)GB/《電工術(shù)語 可靠性與服務(wù)質(zhì)量》規(guī)定的可靠性定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。如果用“概率”來量度這一“能力”，就是可靠度用R(t)來表示。這一定義也使用機(jī)械產(chǎn)品。同時可靠性有以下幾個要點(diǎn)： 產(chǎn)品包括零件、設(shè)備和系統(tǒng)，可以從一個很小的零件到一個很大的機(jī)電一體化。不僅如此，包括操作人員在內(nèi)的人機(jī)系統(tǒng)也可看到做是產(chǎn)品，這時系統(tǒng)里也包括了人的因素。實(shí)際上，系統(tǒng)的失效常常是由于人的不可靠引起的。還要注意，“產(chǎn)品”者這一概念還在不斷擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)軟件也可以看作是產(chǎn)品 規(guī)定條件主要指工作環(huán)境，如壓力、溫度、濕度、鹽霧、腐蝕、輻射、沖擊、震動和噪聲等，還包括使用和維修條件、動力和載荷條件、操作工人的技術(shù)水平等。任何產(chǎn)品如果遭到誤用和濫用，都可能引起損壞，因此在使用說明書中應(yīng)對產(chǎn)品使用條件加以規(guī)定，這是判斷發(fā)生失效時責(zé)任在于用戶還是制造商的關(guān)鍵。 可靠度是時間性的質(zhì)量指標(biāo)，產(chǎn)品只能在一定的時間范圍內(nèi)達(dá)到目標(biāo)可靠度，不可能永遠(yuǎn)保持目標(biāo)可靠度而不降低。因此對時間的對頂一定要明確。時間可能是區(qū)間（0，t），也可能是區(qū)間（t1,t2）。時間一般是以時間、年為單位，但根據(jù)產(chǎn)品的不同，廣義的時間包括車輛行駛的里程表、回轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)數(shù)、工作循環(huán)次數(shù)、機(jī)械裝置的動作次數(shù)等。 功能通常是指產(chǎn)品的工作性能，但是可靠性工程師的工作重點(diǎn)不是產(chǎn)品的功能，而是產(chǎn)品的失效或者故障。失效即產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能。對可修復(fù)產(chǎn)品，失效也稱為故障。因此，規(guī)定的功能與失效密切相關(guān)，如何正確判斷產(chǎn)品是否有效，合理地確定失效判斷非常重要。功能有主次之分，故障有主次之分。次要的故障不影響主要功能，因而也不影響可靠性。但有時動作不穩(wěn)、性能下降或響應(yīng)緩慢也構(gòu)成故障，例如，大型設(shè)備的保護(hù)裝置，如果響應(yīng)緩慢就會導(dǎo)致主體設(shè)備的損壞，所以在有些情況下次要的故障也是不能允許的。 順便指出，通常對失效和故障不加嚴(yán)格區(qū)分。 概率是可以量度的，其值在0到1之間，所以0最早的可靠性設(shè)計(jì)是在概率和統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上建立的，直到1939年瑞典人威布爾為了描述材料的疲勞強(qiáng)度而提出了威布爾分布，后來成為可靠性最常用的分布之一。之后經(jīng)過科技的發(fā)展，可靠性設(shè)計(jì)也變得多樣化，不過現(xiàn)在主流的可靠性設(shè)計(jì)方法有以下幾種：第一種是失效樹分析法，它是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素）進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖（即失效樹），從而確定系統(tǒng)失效原因的各種可能組合方式或其發(fā)生概率，以計(jì)算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性。第二種概率設(shè)計(jì)，概率論是研究大量隨機(jī)現(xiàn)象發(fā)生的可能性和規(guī)律性的學(xué)科?？煽啃缘母怕试O(shè)計(jì)就是在此基礎(chǔ)上建立起來的?？煽啃怨こ坛Ｓ玫母怕史植挤譃橐韵聨追N： 。第三種設(shè)計(jì)方法是失效模式、影響及致命度分析（FMECA）， 它是“在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對系統(tǒng)各組成單元潛在的各種失效模式及其對系統(tǒng)功能的影響，與產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品可靠性。除了上述幾種之外，還有TTCP法、平均故障率法和穩(wěn)健性設(shè)計(jì)法等。 可靠性設(shè)計(jì)方法 TTCP法TTCP法是典型的模塊式組合元件的結(jié)構(gòu)集成化設(shè)計(jì)方法，它是由美、英、加、澳、新五國共同研究提出，是在零件設(shè)計(jì)前對其進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，來提高零件的可靠性。由于機(jī)械產(chǎn)品的“個性”太強(qiáng)，其標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度很低，因而很難建立系統(tǒng)、分系統(tǒng)乃至設(shè)備組件及的可靠性預(yù)計(jì)模型。但若將它們分解到零件級，則有許多基礎(chǔ)零件是通用的，TTCP可靠性設(shè)計(jì)法是基于此考慮的一種方法。TTCP可靠性設(shè)計(jì)方法的具體思路是分為以下幾步。、影響及危害性分析，找出其主要故障模式及影響這些模式的主要設(shè)計(jì)、使用參數(shù)。、處理及分析。，建立各零件的故障率與上述參數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。這種方法的實(shí)質(zhì)是建立個零件的基本故障率，然后用各種參數(shù)進(jìn)行修正。TTCP可靠性設(shè)計(jì)方法在具體實(shí)施的時候分為以下幾個步驟：（如軸承、齒輪、軸、聯(lián)軸器等），每一種又細(xì)分為各種型式，如軸承分為球、短圓柱滾子和圓錐滾子軸承等。、影響分析，找出其主要故障模式，按模式確定各零件的基本故障率，其主要依據(jù)是制造廠商的規(guī)范和保證期中的信息及現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)，制造廠商則多以其通用的標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備為依據(jù)。，選擇關(guān)鍵的設(shè)計(jì)使用參數(shù)，并通過分析資料、試驗(yàn)以及工程判斷來確定與各參數(shù)有關(guān)的修正系數(shù)及其模型。、使用和環(huán)境條件下，各零件的故障率為