(新版)汽車機械基礎(chǔ)(全套359張課件)

1、汽車機械基礎(chǔ)汽車機械基礎(chǔ)項目一 力學(xué)基礎(chǔ)項目四 汽車常用機構(gòu)項目三 汽車金屬制造工藝項目二 汽車常用工程材料項目五 汽車常用聯(lián)接汽車機械基礎(chǔ)課件首頁項目六 汽車常用傳動項目七 汽車常用零部件項目八 公差與配合項目九 液壓與液力傳動項目一 力學(xué)基礎(chǔ)項目四 汽車常用機構(gòu)知識目標： 1 掌握平面匯交力系（多個力）合成的幾何法 2 對合力投影定理有清晰的理解，掌握匯交力系合成的解析法和平衡方程 3 理解力對點之矩的概念，并能熟練地計算 4 深入理解力偶和力偶矩的概念，掌握平面力偶的性質(zhì)和平面力偶的合成 5 了解約束與約束反力的常見類型 6 理解和掌握平面一般力系的等效與簡化、力系的主矢與主矩、最簡力系

2、、剛體等 基本概念 7 理解平衡方程各種形式，掌握各種力系的獨立平衡方程數(shù)目、物體或物系的平衡 問題的解題步驟和技巧 8. 了解摩擦概念以及考慮摩擦?xí)r的平衡問題 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)平面匯交力系與力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)平面匯交力系與力偶系活動一 ：平面匯交力系及其合成活動二 ：平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)平面匯交力系與力偶系活動一 ：平面匯交力系及其合成項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)平面匯交 力：是物體間的相互機械作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)或形狀發(fā)生改變。物體間的相互機械作用可分為兩類：一類是物體間的直接接觸的相互作用，另外一類是物和物體間的相互作用。力的兩種作用效應(yīng)為： 1）外效應(yīng)，也稱為運動效應(yīng)使

3、物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變； 2）內(nèi)效應(yīng)，也稱為變形效應(yīng)使物體的形狀發(fā)生變化。 靜力學(xué)研究物體的外效應(yīng)。 力的三個要素：力的大小、方向和作用點。 力的作用線：力的方向是指靜止物體在該力作用下可能產(chǎn)生的運動（或運動趨勢）的方向。沿該方向畫出的直線。力的方向包含力的作用線在空間的方位和指向。活動一 平面匯交力系及其合成項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 1基本概念 活動一 平面匯交力系及其合成項目一 靜力學(xué) 等效力系：兩個力系對物體的作用效應(yīng)相同，則稱這兩個力系互為等效力系。當一個力 與一個力系等效時，則稱該力為力系的合力；而該力系中的每一個力稱為其合力的分力。把力系中的各個分力代換成合力的過程，稱為力系的合成；反過

4、來，把合力代換成若干分力的過程，稱為力的分解。 平衡力系：若剛體在某力系作用下保持平衡。在平衡力系中，各力相互平衡，或者說，諸力對剛體產(chǎn)生的運動效應(yīng)相互抵消。可見，平衡力系是對剛體作用效應(yīng)等于零的力系。活動一 平面匯交力系及其合成項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 等效力系：兩個力系對物體的作用效應(yīng)相同， 2平面匯交力系的合成方法1）幾何法首先回顧用幾何法合成兩個匯交力。如圖1-1-1a，設(shè)在物體上作用有匯交于點的兩個力F1和F2，根據(jù)力的平行四邊形法則，可知合力R的大小和方向是以兩力F1和F2為鄰邊的平行四邊形的對角線來表示，合力R的作用點就是這兩個力的匯交點。也可以取平行四邊形的一半即利用力的三角形法則求

5、合力如圖1-1-1b所示?；顒右?平面匯交力系的合成方法 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 2平面匯交力系的合成方法活動一 平面匯交 剛體：在受力作用后而不產(chǎn)生變形的物體，剛體是對實際物體經(jīng)過科學(xué)的抽象和簡化而得到的一種理想模型。而當變形在所研究的問題中成為主要因素時（如在材料力學(xué)中研究變形桿件），一般就不能再把物體看作是剛體了。 平衡：指物體相對于地球保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。顯然，平衡是機械運動的特殊形態(tài)，因為靜止是暫時的、相對的，而運動才是永衡的、絕對的。 力系：作用在物體上的一組力。按照力系中各力作用線分布的不同形式，力系可分為： 1）匯交力系 2）力偶系 3）平行力系 4）一般力系活動一 平

6、面匯交力系及其合成項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 剛體：在受力作用后而不產(chǎn)生變形的物體，剛體對于由多個力組成的平面匯交力系，可以連續(xù)應(yīng)用力的三角形法則進行力的合成。設(shè)剛體上作用有一個平面匯交力系F1、F2、Fn，各力匯交于A點（圖1-1-2a）。根據(jù)力的可傳性，可將這些力沿其作用線移到A點，從而得到一個平面共點力系（圖1-1-2b）。故平面匯交力系可簡化為平面共點力系。連續(xù)應(yīng)用力的平行四邊形法則，可將平面共點力系合成為一個力。在圖1-1-2b中，先合成力F1與F2（圖中未畫出力平行四邊形），可得力FR1，即 FR1F1+ F2；再將FR1與F3合成為力FR2，即FR2FR1+ F3；依此類推，最后可得：F

7、RF1+ F2+ FnFi項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-2活動一 平面匯交力系及其合成對于由多個力組成的平面匯交力系，可以連續(xù)應(yīng)用力的三角活動一 平面匯交力系的合成方法項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 因此，平面匯交力系的合成結(jié)果是一個合力，合力的作用線通過匯交點，其大小和方向由力系中各力的矢量和確定。 需要指出的是，利用幾何法對力系進行合成，對于平面匯交力系，并不要求力系中各分力的作用點位于同一點，因為根據(jù)力的可傳性原理，只要它們的作用線匯交于同一點即可。解析法求解平面匯交力系合成的另一種常用方法是解析法。這種方法是以力在坐標軸上的投影為基礎(chǔ)建立方程的?；顒右?平面匯交力系的合成方法項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 活動

8、一 平面匯交力系的合成方法項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-3 力在坐標軸上的投影 活動一 平面匯交力設(shè)剛體上作用有一個平面匯交力系F1、F2、Fn，據(jù)式（2-1）有FR= F1+ F2+ Fn = F將上式兩邊分別向x軸和y軸投影，即有 上式即為合力投影定理：力系的合力在某軸上的投影，等于力系中各力在同一軸上投影的代數(shù)和。若進一步運算，即可求得合力的大小及方向為： 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動一 平面匯交力系的合成方法設(shè)剛體上作用有一個平面匯交力系F1、F2、Fn，據(jù)式 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面匯交力系的合成方法平面匯交力系平衡的條件是 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面匯交力系的合成 1.力對點之矩

9、 用扳手擰螺母時（圖1-1-4），螺母的轉(zhuǎn)動效應(yīng)除與力F的大小和方向有關(guān)外，還與點O到力作用線的距離h有關(guān)。距離h越大，轉(zhuǎn)動的效果就越好，且越省力，反之則越差。顯然，當力的作用線通過螺母的轉(zhuǎn)動中心時，則無法使螺母轉(zhuǎn)動。項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力偶系 圖1-1-4 圖1-1-5 1.力對點之矩項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 可以用力對點的矩這樣一個物理量來描述力使物體轉(zhuǎn)動的效果。其定義為：力F對某點O的矩等于力的大小與點O到力的作用線距離h的乘積。記作 Mo（F） Fh （2-7） 式中，點O稱為矩心，h稱為力臂，F(xiàn)h表示力使物體繞點O轉(zhuǎn)動效果的大小，而正負號則表明：Mo（F）是一個代數(shù)量，可以

10、用它來描述物體的轉(zhuǎn)動方向。通常規(guī)定：使物體逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為正，反之為負。力矩的單位為牛頓米（Nm）。 根據(jù)定義， 圖2-6中所示的力F1對點O的矩為Mo（F1）- F1h1- F1hsin由定義知：力對點的矩與矩心的位置有關(guān)，同一個力對不同點的矩是不同的。因此，對力矩要指明矩心。從幾何上看。力F對點O的矩在數(shù)值上等于三角形OAB面積的兩倍。如圖1-1-5所示。活動三 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 可以用力對點的矩這樣一個物理量來描述力使物體轉(zhuǎn)動的效 2. 合力矩定理項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動三 平面力偶系平面匯交力系的合力對平面上任一點之矩，等于所有各分力對同一點力矩的代數(shù)和。3. 力偶的概

11、念 圖1-1-6 力偶的應(yīng)用 2. 合力矩定理項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動三 4. 力偶的三要素 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) （1）力偶矩的大小。 （2）力偶的轉(zhuǎn)向。 （3）力偶作用面的方位5. 力偶的性質(zhì) 性質(zhì)1 力偶對其作用面內(nèi)任意點的力矩恒等于此力偶的力偶矩，而與矩心的位置無關(guān)。性質(zhì)2 由圖1-1-8可見，力偶在任意坐標軸上的投影之和為零，故力偶無合力，力偶不能與一個力等效，也不能用一個力來平衡 4. 力偶的三要素活動二 平面力偶力與力偶是力系的兩個基本元素項目二 靜力學(xué)基礎(chǔ) 活動二 平面力偶系圖1-1-8 圖1-1-9力與力偶是力系的兩個基本元素項目二 靜力學(xué)基礎(chǔ) 活動二 項目二

12、靜力學(xué)基礎(chǔ)由于上述性質(zhì)，所以對力偶可作如下處理： （1）力偶在它的作用面內(nèi)，可以任意轉(zhuǎn)移位置。其作用效應(yīng)和原力偶相同，即力偶對于剛體上任意點的力偶矩值不因移位而改變。（2）力偶在不改變力偶矩大小和轉(zhuǎn)向的條件下，可以同時改變力偶中兩反向平行力的大小、方向以及力偶臂的大小。而力偶的作用效應(yīng)保持不變。 圖1-1-9各圖中力偶的作用效應(yīng)都相同。力偶的力偶臂、力及其方向既然都可改變，就可簡明地以一個帶箭頭的弧線并標出值來表示力偶，如圖1-1-9d所示。6. 平面力偶系的合成作用在物體上同一平面內(nèi)的若干力偶，總稱為平面力偶系。設(shè)在剛體某平面上有力偶M1 、M2的作用，如圖1-1-10a所示，現(xiàn)求其合成的結(jié)

13、果活動二 平面力偶系項目二 靜力學(xué)基礎(chǔ)由于上述性質(zhì)，所以對力偶可作如下處理：活 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-10 平面力偶系在平面上任取一線段ABd作為公共力偶臂，并把每個力偶化為一組作用在AB兩點的反向平行力，如圖1-1-10b所示，根據(jù)力系等效條件，有于是在A、B兩點各得一組共線力系，其合力為FR與FR ，如圖1-1-10c所示，且有FRFR F1 -F2 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1- FR 與FR 為一對等值、反向、不共線的平行力，它們組成的力偶即為合力偶，所以有MFR d (F1 -F2) d M 1M 2若在剛體上有若干個力偶作用,采用上述方法疊加,可

14、得合力偶矩為MM1+ M2+ MnM項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力偶系 平面力偶系合成的結(jié)果為一合力偶，合力偶矩為各分力偶矩的代數(shù)和 力偶系中各力偶矩的代數(shù)和等于零，M0 FR 與FR 為一對等值、反向 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力偶系任務(wù)實施例1 如圖所示，一平面匯交力系作用于O點。已知F1=200N，F(xiàn)2=300N各力方向如圖。若此力系的合力R與F2沿同一直線，求F3與合力R的大小。方法（1）幾何法 方法（2）解析法 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力偶系任務(wù)實施項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 活動二 平面力偶系例2（1）用力對點之矩定義如圖 F、Q、l, 求.（2）應(yīng)用合力矩 定理項目一 靜力學(xué)

15、基礎(chǔ) 活動二 平面力偶系例2 例3. 平面連桿機構(gòu)在圖所示位置平衡，已知OA = 60 cm，O1 B = 40 cm，作用在搖桿OA上的力偶矩M1 = 1 Nm，不計桿自重，求力偶矩M2的大小。活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)1）受力分析 2）列平衡方程 3）對受力圖c列平衡方程 例3. 平面連桿機構(gòu)在圖所示位置平衡，已 例3在一鉆床上水平放置工件, 工件上同時鉆四個等直徑的孔,每個鉆頭的力偶矩為, 求工件的總切削力偶矩和A 、B端水平反力解: 各力偶的合力偶距為 由力偶只能與力偶平衡的性質(zhì)，力NA與力NB組成一力偶。項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力偶系 項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)活動二 平面力

16、偶系活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)拓展知識 約束與約束反力 自由體：在空間中可以自由運動而獲得任意位移動的物體 飛 行中的飛機、火箭等。非自由體：位移受到某些限制的物體，如行駛中的火車受到鐵軌的限制。約束：就是加在非自由體上使其位移受到一定限制的條件。約束一般是由非自由體與其周圍物體相接觸而構(gòu)成的，因此也將這些周圍物體稱為約束。例如，鋼軌是火車的約束。約束反力：約束能阻擋非自由體某些方向的運動，因此必然會施加力在非自由體上，這些力稱為約束力或約束反力，簡稱反力。約束力的方向與其所限制的非自由體的運動方向或趨勢相反。約束力可以是集中力，也可以是分布力系，后者通常以該力系的主矢和主矩來表達。

17、在實際中存在著各種各樣的約束，工程中一般將一些常見的約束理想化，歸納為幾種基本類型，并根據(jù)各種約束的特性定性地給出其約束力的情況。活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)拓展知識 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 光滑接觸面約束柔索約束固定端約束1常見的約束類型軸承約束光滑球鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 光滑接 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-11 柔索約束 圖1-1-12 光滑接觸面約束 活動二 平面力偶系項目一 靜力活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ) 圖1-1-14 固定鉸鏈支座 圖1-1-15 活動鉸鏈支座活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基

18、礎(chǔ) 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-16 軸承約束 圖1-1-17 光滑球鉸鏈約束活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1-16活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)。圖1-1-18 固定端約束 圖1-1-19 固定端約束反力活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)圖1-1- 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)物體的受力分析物體的受力分析，就是要確定研究對象受了那些力以及每個力的作用位置和方向。這是解決靜(動)力學(xué)問題重要的一步。對實際物體進行受力分析時，需要把它簡化力學(xué)模型，特別是要把實際的約束簡化成某些基本類型。而合理的簡化往往有賴于實際工作經(jīng)驗，需要在長期實踐中總結(jié)提高。教

19、材中所提供的物體，都是已簡化的力學(xué)模型。在進行受力分析時，常把要研究對象從周圍物體中分離出來，單獨畫出簡圖，這樣取出的物體稱為分離體。在分離體上畫出研究對象所受的全部主動力和約束力，既得到物體的受力圖。通常，受力圖的畫法可概括為以下幾個步驟。1.根據(jù)問題的要求選取研究對象，畫出分離體簡圖；2.畫出分離體所受的全部主動力；3.在分離體上原來存在約束的地方，按照約束類型逐一畫出約束力 活動二 平面力偶系項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)物體的受力分析物項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程一、平面一般力系的簡化與平衡方程1力的平移定理 作用在剛體上A點處的力F，可以平移到剛體內(nèi)任意點O，但必須同時

20、附加一個力偶，其力偶矩等于原來的力F對新作用點O的矩。這就是力的平移定理。項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 2平面一般力系的簡化 圖1-2-3 平面一般力系的簡化 1) 平面匯交力系F1 、F2 、Fn ，可以合成為一個作用于O點的合矢量FR ，如圖1-2-3c所示。 FR FF 它等于力系中各力的矢量和。顯然，單獨的FR 不能和原力系等效，它被稱為原力系的主矢。將式（1-2-1）寫成直角坐標系下的投影形式：項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 因此主

21、矢FR 的大小及其與x軸正向的夾角分別為： (1-2-2)項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 2）附加平面力偶系M1、M2、Mn可以合成為一個合力偶矩Mo，即： MoM1+ M2+ MnMo（F） 平面一般力系的簡化方法，在工程實際中可用來解決許多力學(xué)問題，如固定端約束問題。圖1-2-4 固定端約束項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 圖1-2-5 固定端約束的約束反力3平面一般力系的合成結(jié)果 由前述可知，平面一般力系向一點O簡化后，一般來說得到主矢FR

22、 和主矩Mo，但這并不是簡化的最終結(jié)果，進一步分析可能出現(xiàn)以下四種情況：項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 1）FR 0，Mo0； 說明該力系無主矢，而最終簡化為一個力偶，其力偶矩就等于力系的主矩，此時主矩與簡化中心無關(guān)。2）FR 0，Mo0； 說明原力系的簡化結(jié)果是一個力，而且這個力的作用線恰好通過簡化中心，此時FR 就是原力系的合力F R 。3）FR 0，Mo0； 這種情況還可以進一步簡化，根據(jù)力的平移定理逆過程，可以把FR 和Mo合成一個合力F R 。合成過程如圖1-2-6所示，合力F R 的作用線到簡化中心O的距離

23、為項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 圖1-2-64）FR 0，Mo0；4平面一般力系的平衡方程1）基本形式（1-2-5）項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 2）二矩式 （1-2-6）（3）三矩式 （1-2-7）項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 5. 物體系統(tǒng)的平衡問題外力：系統(tǒng)外任何物體作用于該系統(tǒng)的力稱為這個系統(tǒng)的外力。內(nèi)力：所研究的系統(tǒng)內(nèi)部各物體間相互作用的力稱為內(nèi)力，內(nèi)力

24、總是成對地作用于同一系統(tǒng)上。因此，當取系統(tǒng)為研究對象時，不必考慮這些內(nèi)力。2）靜定與靜不定概念 靜定系統(tǒng)：系統(tǒng)中所有未知量的總數(shù)小于或等于系統(tǒng)獨立的平衡方程的總數(shù)時，稱為靜定系統(tǒng)。這類系統(tǒng)僅僅只需應(yīng)用剛體的靜力平衡條件，就可以求得全部未知量的解。靜不定系統(tǒng)：系統(tǒng)中所有未知量的總數(shù)大于系統(tǒng)獨立的平衡方程的總數(shù)時，稱為靜不定系統(tǒng)或超靜定系統(tǒng)。這類問題僅應(yīng)用剛體的靜力平衡條件，不能求得全部未知量的解。3）物體系統(tǒng)的平衡問題常見的物體系統(tǒng)的平衡問題有三類，即構(gòu)架、多跨靜定梁、三鉸拱。這三類問題都有其相應(yīng)的求解特點，在求解過程中能總結(jié)歸納。在求解這三類問題時通常要注意以下情況，如固定端約束、鉸上受力、分

25、布荷載計算、二力構(gòu)件等。1）外力、內(nèi)力的概念項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 【任務(wù)實施】(a)例1項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 【任務(wù)實施】例2項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方程 【任務(wù)實施】例3平面一般力系平衡問題的解題步驟 1 選取研究對象，作出研究對象的受力圖。2 對所選取的研究對象，列出平衡方程。3 由平衡方程解出未知量。4 將計算結(jié)果代入不獨立的平衡方程，以校核

26、解題過程有無錯誤。項目一 靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二 平面一般力系的簡化與平衡方 【任務(wù)描述】汽車上應(yīng)用最多的是金屬材料，金屬材料的選用主要依據(jù)就是其使用性能和工藝性能，力學(xué)性能是最重要的使用性能，不僅是一般機械零部件在設(shè)計、制造時選擇材料的主要依據(jù)，而且也是驗收、鑒定材料性能的重要參數(shù)之一。項目二 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的主要性能【任務(wù)描述】汽車上應(yīng)用最多的是金屬材料，金屬材料的選用主要依一、金屬材料的力學(xué)性能項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 金屬材料的力學(xué)性能是指材料在不同環(huán)境（溫度、介質(zhì)、濕度）下，承受各種外加載荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等）時所表現(xiàn)出的力學(xué)特征

27、。力學(xué)性能主要包括強度、塑性、硬度和韌性和抗疲勞性等，用來表征材料力學(xué)性能的各種臨界值或規(guī)定值均稱為力學(xué)性能指標。金屬材料的力學(xué)性能的優(yōu)劣就是用這些指標的具體數(shù)值衡量的1 強度 強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗永久變形或斷 裂的能力載荷靜載荷沖擊載荷交變載荷一、金屬材料的力學(xué)性能項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)一 任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車常用工程才料 金屬材料受到載荷作用時，發(fā)生幾何尺寸和形狀的變化稱為變形。變形一般分為彈性變形和塑性變形。所謂彈性變形，是指材料受到載荷作用時產(chǎn)生變形，載荷卸除后恢復(fù)原狀的變形。而塑性變形則是指材料在載荷作用下發(fā)生變形，且當載荷卸除后不能恢復(fù)的變形

28、，故也叫永久變形。當L0=10d0時，稱為長試樣；L0=5d0時，稱為短試樣。 圖2-1-1 圓形拉伸試樣圖 任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車 任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車常用工程材料2-1-2低碳鋼的拉伸曲線圖載荷F和伸長量之間的關(guān)系曲線，稱為拉伸曲線，如圖2-1-2所示。曲線明顯地分為以下幾個變形階段彈性變形階段 屈服階段強化階段明顯塑性變形階段縮頸階段試樣發(fā)生斷裂 任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 項目二 汽車常用工程材料1）彈性極限 材料不產(chǎn)生永久變形時所承受的最大應(yīng)力，以e表示，即: Fe試樣產(chǎn)生完全彈性變形的最大載荷(N)；2）屈服極限

29、表示在外力作用下，材料剛開始產(chǎn)生塑性變形時的最小應(yīng)力值，以表示，即:A0試樣原始橫截面積（mm2式中 e彈性極限（MPa） Fs試樣產(chǎn)生完全彈性變形的最大載荷(N)；式中 s屈服極限（MPa）；任務(wù)一 金屬材料的主要性能 項目二 汽車常用工程材料1 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 3）抗拉強度 材料在斷裂前所承受的最大拉應(yīng)力，以b表示，即式中 Fb試樣斷裂前所承受的最大拉伸力(N)。2. 塑性塑性是金屬在外力作用下，斷裂前產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力，其大小用材料在斷裂前的最大變形量來衡量。金屬材料的塑性指標為伸長率與斷面收縮率，它們同樣可通過拉伸試驗測定。1）斷后伸長率 試樣拉斷后標距長度的伸長

30、量與其原始標距之比值的百分率，用符號表示。 項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 3）抗 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 即 :式中 L1試樣拉斷后的標距長度（mm）L0試樣的原始長度（mm）。 2）斷面收縮率 試件拉斷后斷口處（縮緊處）橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號表示。 即 :式中 A0試樣的原始截面積（mm2）； A1試樣拉斷后的截面積（mm2）。項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)一 金屬材料的主要性能 即 :式中 任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車常用工程材料3. 硬度硬度是衡量軟硬程度的指標，表示抵抗局部變形和破壞的能力，是重要的力學(xué)性能指標之一。汽車

31、制造和維修常用壓入法測定硬度。硬度指標分三種，洛氏硬度、布氏硬度和維氏硬度，其中應(yīng)用最廣泛的是洛氏硬度和布氏硬度。任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車常用工程材料3. 4 韌度強度、塑性、硬度等都是在靜載荷作用下的力學(xué)性能。汽車上許多零件在工作時要受沖擊載荷。所謂沖擊載荷就是以很大的速度作用于零件上的負荷，如汽車的懸掛機構(gòu)，在汽車起步、制動或改變速度是，鋼板彈簧、鋼板吊耳均要受到?jīng)_擊，剎車愈急，起步愈猛沖擊力愈大。任務(wù)一 金屬材料的主要性能項目二 汽車常用工程材料韌性實際上是材料強度和塑性的綜合反映。韌性與脆性是對立的，且能互相轉(zhuǎn)化，因為沖擊韌度值與試驗時的溫度有關(guān)，隨試驗溫度下降而降低。a

32、) 試樣安放 b)裝置示意圖圖2-1-5 沖擊實驗裝置示意圖 4 韌度任務(wù)一 金屬5 疲勞強度項目二 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的主要性能疲勞是指零件在交變應(yīng)力作用下，過早發(fā)生破壞的現(xiàn)象。所謂交變應(yīng)力，是指應(yīng)力的大小、方向或大小和方向都呈周期性變化的應(yīng)力。疲勞破壞事先沒有明顯的征兆，具有很大的突發(fā)性和危險性，往往會造成嚴重事故，如汽車的軸頸、缸蓋、齒輪、彈簧等零件的損壞失效，大部分屬于疲勞破壞。疲勞強度是指材料經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不被破壞的最大應(yīng)力值。鋼鐵材料應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為107次，有色金屬應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為108次。任何材料發(fā)生脆斷，都是材料中微小裂紋突然失穩(wěn)擴展的結(jié)果。為提高材料的疲勞強

33、度，一般可從以下幾個方面考慮： 1) 設(shè)計方面，盡量使零件避免尖角、缺口和截面突變，以避免應(yīng)力集中及其所引起的疲勞裂紋。2) 材料方面，減少材料內(nèi)部存在的夾雜物和由于熱加工不當而引起的缺陷，如疏松、氣孔和表面氧化等。3) 機械加工方面，要降低零件表面的表面粗糙度值，表面刀痕、碰傷和劃痕都是疲勞裂紋源。5 疲勞強度項目二 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的主 二 金屬材料的工藝性能項目二 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的主要性能1. 沖壓性能2. 焊接性能3. 鑄造性能4. 切削加工性能5. 熱處理性能4) 零件表面強度方面，可采用化學(xué)熱處理、表面淬火、噴丸處理和表面涂層等，在零件表面造成壓應(yīng)

34、力，以抵消或降低表面拉應(yīng)力引起疲勞裂紋的可能性。 二 金屬材料的工藝性能項目二 汽車常用工程材料任務(wù) 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料 一、 碳鋼 1. 雜質(zhì)元素對鋼性能的影響碳鋼是工業(yè)上用量最多的金屬材料，碳鋼中除了含有鐵元素和碳元素之外，還含有少量的雜質(zhì)元素，如Si、Mn、S、P等元素，他們對鋼的性能都有一定的影響。 鋼鐵材料是現(xiàn)代汽車工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的材料，占汽車用材總量的65%70%，同時為了減重節(jié)能，實現(xiàn)汽車輕量化，鋁、鎂等有色金屬合金也得到了廣泛的應(yīng)用。純鐵的強度、硬度都很低，生產(chǎn)上很少用純鐵制造零件，通常都是用鐵碳合金。以鐵和碳為主要組成元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合

35、金。含碳量在0.0218%2.11%范圍內(nèi)的鐵碳合金叫碳素鋼，簡稱碳鋼；含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵；含碳量低于0.0218%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料硫 磷錳 硅任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料硫 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料2. 碳鋼的分類1）按碳含量分類： 低碳鋼 含碳量wc0.25 中碳鋼 含碳量wc0.250.6 高碳鋼 含碳量wc0.62）按質(zhì)量分類（主要根據(jù)有害雜質(zhì)硫、磷的含量分類）： 普通碳素鋼 含硫量wS0.05，含磷量wP0.045。

36、 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 含硫量wS、含磷量wP均0.035。 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 含硫量wS0.02，含磷量wP0.03。3）按冶煉時的脫氧程度 沸騰鋼(F) 脫氧不完全的鋼。 鎮(zhèn)靜鋼(Z) 脫氧較完全的鋼。 半鎮(zhèn)靜鋼(B) 脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。4）按用途或使用特性 結(jié)構(gòu)鋼 主要用于制造工程結(jié)構(gòu)、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)和機器零件等，一般為低、中碳鋼。 工具鋼 主要用于制造各種刃具、模具和量具。一般為高碳鋼。 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常 活動二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 3. 常用碳鋼的牌號、性能及主要用途1）碳素結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼的牌號由代表屈服點的字母“Q”、屈服點值（單位MP

37、a）、質(zhì)量等級（分為A、B、C、D四級，A級質(zhì)量最低，D級質(zhì)量最高）、脫氧方法符號（F為沸騰鋼，Z為鎮(zhèn)靜鋼，B為半鎮(zhèn)靜鋼）按順序排列組成。例如Q235AF，表示屈服強度為235MPa的A級質(zhì)量的碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于沸騰鋼。 活動二 汽車常用金屬材料項目二 項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料 項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料3）碳素工具鋼 碳素工具鋼的含碳量在0.7%1.4%。其牌號以“T”后面加數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分數(shù)，若是高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在數(shù)字后面加“A”，如T10A等項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二

38、汽車常用金屬材料3）碳素 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料1. 合金鋼的分類合金鋼的種類繁多、分類方法有多種，常見的分類方法有以下兩種：1）按其合金元素總含量的多少分類： 低合金鋼：合金元素總含量5.0； 中合金鋼：合金元素總含量5.010.0； 高合金鋼：合金元素總含量10.0%。2) 按用途分類： 合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機械零件合工程結(jié)構(gòu)件； 合金工具鋼：用于制造各種工具； 特殊性能鋼：特殊性能鋼是指具有特殊物理化學(xué)性能井可在特殊環(huán)境下工作的鋼，如不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼等。2. 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程構(gòu)件和機器零件，是合金鋼中用途最廣、用量最大的一種鋼。按用

39、途的不同，合金結(jié)構(gòu)鋼可以分為以下四種 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料1）合金滲碳鋼 合金滲碳鋼屬于低碳鋼（含碳量0.25%），滲碳層有高的硬度、優(yōu)良的耐磨性和抗疲勞性，心部具有良好的塑性和韌性。如 萬向節(jié)十字軸 半軸齒輪2）合金調(diào)質(zhì)鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼屬于中碳鋼（含碳量0.25%0.50%），具有良好的綜合力學(xué)性能。主要用于制造承受較大循環(huán)載荷與沖擊載荷或在各種復(fù)合應(yīng)力下工作，具有高強度、高韌性和高塑性的零件 如 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料1） 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料任務(wù)實施 連桿 萬向節(jié)叉

40、3）合金彈簧鋼 合金彈簧鋼屬于高碳鋼（含碳量0.5%0.7%），具有高的抗拉強度、高疲勞強度、足夠的塑性和韌性、易成形。氣門彈簧 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料 4）滾動軸承鋼 滾動軸承鋼用于制造各種滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈，由于滾動軸承鋼的化學(xué)成分和主要性能特點與低合金工具鋼相近，噴油泵柱塞項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 3. 合金工具鋼1）合金刃具鋼 合金刃具鋼主要是制造切削金屬用的刀具材料，具有高硬度、高耐磨性、足夠的強度和韌性、高的熱硬性。合金刃具鋼一

41、般可分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類（a）絲錐 (b) 板牙 車刀 鉆頭 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 2） 合金模具鋼 合金模具鋼主要用于制造各種金屬成型用的工、模具，一般分為冷變形模具鋼和熱變形模具鋼。 冷變形模具鋼具有高的強度、硬度和耐磨性并有足夠的韌性，以及熱處理時變形小，主要用于使金屬在冷態(tài)下變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模等。常用的低合金模具鋼有9SiCr、Mn2V、CrWMn等。熱變形模具鋼不僅具有高的強度和硬度，而且還具有一定的韌性和耐熱疲勞性。主要用于使金屬在高溫下成型的模具，如熱鍛模、壓鑄模等。常采用5CrNiMo、5CrMnMo制作熱鍛模，用3Cr2W8V制

42、作熱擠壓模和熱鑄模。項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用金屬材料合金量具鋼合金量具鋼應(yīng)具有高硬度、高耐磨性和高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的韌性，還要有良好的磨削加工性，主要用于制造各種量具，如游標卡尺、千分尺、塞規(guī)、樣板等，如圖2-2-6所示。常用的量具鋼有CrMn和CrWMn等。（a）游標卡尺 (b)千分尺 項目二 汽車常用工程材料任務(wù)二 汽車常用任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料三、 鑄鐵1. 白口鑄鐵白口鑄鐵性能特點是硬而脆，切削加工非常困難，一般不用于制造零件，一些具有高硬度和耐磨性要求的零件，如軋輥、球磨機的磨球等，以及可鍛鑄鐵的毛坯件。1. 2 灰鑄鐵灰鑄鐵斷口呈暗灰色，

43、是使用最廣泛的一種鑄鐵，因為其鑄造性能、切削加工性、耐磨性能和減振性等都優(yōu)于其他鑄鐵，且生產(chǎn)方便，成品率高，成本低圖 2-2-7 發(fā)動機汽缸體任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料三、任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 3球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是力學(xué)性能最好的一種鑄鐵，與鋼接近，如疲勞強度與中碳鋼接近，屈服強度比鋼還高。此外，球墨鑄鐵還可以通過熱處理，使機械性能進一步提高。因此，通常用來代替碳鋼、合金鋼制造一些形狀復(fù)雜、性能要求較高的零件，如柴油機曲軸、凸輪軸、齒輪、連桿（見圖2-2-8）。球墨鑄鐵的牌號由球鐵“QT”加兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度(MPa)和

44、最小伸長率，如QT40018表示最低抗位強度為400MPa和最小伸長率18的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號、性能、用途如表2-2-6所示表2-2-6 球墨鑄鐵的牌號、性能及用途任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料4. 可鍛鑄鐵 由于可鍛鑄鐵具有一定的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵，實際上可鍛鑄鐵并不能鍛造。由于可鍛鑄鐵生產(chǎn)周期長，成本較高，其應(yīng)用已逐漸為球墨鑄鐵所替代。 可鍛鑄鐵分為黑心可鍛鑄鐵和白口可鍛鑄鐵兩種。其牌號分別用KTH、KTB加兩組數(shù)字表示，其兩組數(shù)字分別表示抗拉強度和伸長率的最小值。例如，KTH35010表示：抗拉強度不低

45、于350 MPa，延伸率不低于10%的黑心可鍛鑄鐵。 常用可鍛鑄鐵中，KTH35010和KTH37012強度較高，能承受一定沖擊力，適用于造汽車、拖拉機的前后輪殼、軸殼、差速器殼、彈簧鋼板支座、支架等（見圖2-2-9）。 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 5蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵的性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，強度接近于球墨鑄鐵，具有一定的韌性、較高的耐磨性，同時又具有灰鑄鐵所具有的良好性能，是一種新型鑄鐵。蠕墨鑄鐵的牌號用蠕鐵兩漢字拼音字首”RuT”與一組數(shù)字表示，數(shù)字代表最低抗拉強度，如RuT380表示最低抗拉強度為380 MPa的蠕墨鑄鐵。蠕

46、墨鑄鐵廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，如RuT380，RuT420主要用于制造汽車剎車鼓、活塞環(huán)、汽缸套、制動盤等；RuT340可用于制造汽車剎車鼓、飛輪、汽缸蓋等；RuT260可制造汽車、拖拉機的某些底盤零件等（見圖2-2-10）。任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料四、鋁及鋁合金當前，全球汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢是減重節(jié)能。因此，為了實現(xiàn)汽車輕量化，各汽車制造廠家都擴大了鋁、鎂合金和塑料的應(yīng)用。鋁及鋁合金的密度小，屬輕金屬。有關(guān)試驗測定，若采用鋁合金制造汽車的缸體和車身，整個汽車的自重可減輕40%，這樣，汽車的速度和載重增大了，而蠔油量卻能相應(yīng)的減

47、小。任務(wù)二 汽車常用金屬材料項目二 汽車常用工程材料四、任務(wù)三 汽車材料的熱處理項目二 汽車常用工程材料。一、普通熱處理低溫回火回火高溫回火中溫回火普通熱處理退火正火淬火回火任務(wù)三 汽車材料的熱處理項目二 汽車常用工程材料一 任務(wù)三 汽車材料的熱處理項目二 汽車常用工程材料二、表面熱處理 有些零件如齒輪、銷軸等，使用時希望它的心部保持一定的韌性，又要求表面層具有耐磨性、抗蝕性、抗疲勞性。這些性能可通過表面熱處理來得到。表面熱處理按處理工藝特點可分為表面淬火和表面化學(xué)熱處理兩大類。1表面淬火 鋼的表面淬火是通過快速加熱，將鋼件表面層迅速加熱到淬火溫度，不等熱量傳到工件內(nèi)層就予以快速冷卻下來的熱處

48、理工藝。1) 火焰加熱表面淬火其工藝方法是利用可燃氣體(如乙炔)的火焰將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后立即用水噴射冷卻，通過控制火焰噴嘴的移動速度可獲得不同厚度的淬硬層。此法適用于單件或小批量零件的表面淬火。2) 感應(yīng)加熱表面淬火 是利用在交變電磁場中工件表面產(chǎn)生的感生電流將工件表面快速加熱，并淬火冷卻的一種熱處理工藝。 任務(wù)三 汽車材料的熱處理項目二 汽車常用工程材料二、 項目二 汽車常用工程材料圖2-3-2 感應(yīng)加熱表面淬火原理示意圖任務(wù)三 汽車材料的熱處理 項目二 汽車常用工程材料圖2-3-2 感應(yīng)加熱表面淬項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)四 汽車非金屬材料 汽車常見非金屬材料一、塑料表

49、2-4-1 汽車常用塑料的種類、特性及用途 塑料在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快，從最初的內(nèi)飾件和小機件，發(fā)展到可代替金屬制造各種配件，近年來，全塑料車身汽車也已問世。僅用塑料代替金屬，既可獲得汽車輕量化的效果，還可改善汽車某些性能，如耐磨、防腐、避振、減少噪聲等。因此，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，塑料越來越受到人們的重視項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)四 汽車非金屬材料 汽 任務(wù)四 汽車非金屬材料項目二 汽車常用工程才料 二、橡膠1. 天然橡膠 2 合成橡膠 任務(wù)四 汽車非金屬材料項目二 汽車常用 任務(wù)四 汽車非金屬材料項目二 汽車常用工程材料三、汽車玻璃1. 鋼化玻璃 2.區(qū)域鋼化玻璃 3. 夾層玻璃四、

50、陶瓷材料陶瓷是各種無機非金屬材料的通稱，是現(xiàn)代工業(yè)中很有發(fā)展前途的一類材料。 傳統(tǒng)陶瓷(亦稱普通陶瓷)是以天然的硅酸鹽礦物質(zhì)(高嶺土、長石和石英等)為原料配制成的。傳統(tǒng)陶瓷質(zhì)地堅硬，有良好的抗氧化性、耐蝕性和絕緣件，能耐一定高溫。它成本低、生產(chǎn)工藝簡單，廣泛應(yīng)用于日用、電氣、化工、建筑等部門，如裝飾瓷、餐具、絕緣子、耐蝕容器、管道、設(shè)備等。新型陶瓷(亦稱特種陶瓷)是以化工原料(氧化物、氮化物、碳化物等)經(jīng)配料、成形、燒結(jié)而成，它可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。這類陶瓷在汽車上的應(yīng)用包括兩個方面：一方面用于功能材料，如氧傳感器、水溫傳感器等，如圖2-4-3所示；另一方面用于結(jié)構(gòu)性的部件

51、，如火花塞、隔熱板、活塞等。陶瓷具有很高的抗壓強度和硬度，優(yōu)良的耐高溫、耐磨損、抗氧化性、隔熱性和耐腐蝕性等一系列有點，但質(zhì)脆，受力后不易產(chǎn)生塑性變形，韌性低，成型加工時間長，急冷急熱時性能較差等缺點。 任務(wù)四 汽車非金屬材料項目二 任務(wù)四 汽車非金屬材料 項目二 汽車常用工程材料五、復(fù)合材料1. 復(fù)合材料的特性1）比強度和比剛度較高2）抗疲勞性能良好3）能耐高溫。4）安全性好5）成型工藝簡單六、粘結(jié)劑 粘結(jié)劑(亦稱粘合劑)，它用于材料的粘結(jié)或填補零件的裂紋、孔洞及其他缺陷。粘結(jié)劑具有較高的粘結(jié)強度和良好的耐水、耐油、密封性、耐蝕性和絕緣性等性能。由于利用粘結(jié)劑進行汽車零件的修復(fù)具有工藝簡單、

52、效果可靠、成本低，不會使零件變形及組織發(fā)生變化等優(yōu)點，故在汽車維修中得到廣泛的應(yīng)用。七、石棉制品八、紙板制品任務(wù)四 汽車非金屬材料 項目二 汽車常用工程材料五、任務(wù)四 汽車非金屬材料 項目二 汽車常用工程材料 任務(wù)四 汽車非金屬材料 項目二 汽車常用工程材料 【任務(wù)描述】 汽車上很多零部件都是通過鑄造、焊接、鍛壓等工藝成型的，這三種也是金屬材料成型的主要方法。進一步了解和學(xué)習(xí)鑄造、焊接、鍛壓的特點和工藝過程，對我們提高汽車的技術(shù)性能和使用壽命有著重要的作用?！局R準備】一、鑄造 1. 鑄造基礎(chǔ)鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并將液態(tài)金屬澆注到鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得一定形狀和性能的毛坯或零件

53、的成形方法。鑄件表面比較粗糙，尺寸精度不高，一般作為毛坯，需經(jīng)切削加工方能制成零件。少數(shù)精密鑄件也可直接使用，例如用特種鑄造的方法生產(chǎn)的某些零件。項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接【任務(wù)描述】項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬鑄造生產(chǎn)具有以下特點：1）鑄造可以制成形狀復(fù)雜，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的零件毛坯。如汽車發(fā)動機的缸體、缸蓋、變速箱殼體、進排氣支管、驅(qū)動橋殼體、機床車身等（見圖3-1-1）。 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接項目三 汽車金屬制造工藝 （a）發(fā)動機缸體、缸蓋 (b) 變速箱殼體 (c) 進排氣支管 圖3-1-1 常見汽車鑄件2）鑄件的質(zhì)量大小范圍很寬 鑄件的

54、質(zhì)量輕則幾克，重則數(shù)百噸；壁厚可以從0.5mm到幾百毫米。鑄造生產(chǎn)具有以下特點： 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接項目三 汽車金屬制造工藝 3）鑄造材料應(yīng)用廣泛 常用的金屬材料都可用于鑄造，對于那些塑性很差的合金（生鐵、青銅、鑄鋁合金等），鑄造是制造零件毛坯的唯一發(fā)法。 4）鑄造成本低 鑄造一般都不需要昂貴的設(shè)備；鑄造毛坯的形狀和尺寸接近于零件，節(jié)約金屬，減少切削加工量；鑄造材料來源廣泛，可以回收報廢幾件、廢鋼和切屑等。 5）鑄造生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，鑄件力學(xué)性能較差，勞動強度大，且易造成對環(huán)境的污染，鑄造的缺陷較多，質(zhì)量難以控制，廢品較多。2. 合金的鑄造性能 金

55、屬或合金的鑄造性能主要指金屬或合金的流動性和收縮性。這些性能對于是否容易獲得優(yōu)質(zhì)鑄件是至關(guān)重要的。1）金屬或合金的流動性 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接項目三任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝 2）鑄件的凝固與收縮 液態(tài)收縮 金屬在液態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。 凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。 固態(tài)收縮 金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因3砂型鑄造 砂型鑄造是指用型砂緊實成形的鑄造方法。其生產(chǎn)過程主要由配砂、造型、制芯、合

56、箱、熔煉、澆注和清理和檢驗。例如，套筒鑄件的生產(chǎn)過程如圖3-1-2所示。任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝圖 3-1-2 套筒鑄件的生產(chǎn)過程砂型鑄造6 檢驗1 造芯2 合箱3 澆注5 清理4 落砂 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝4. 特種鑄造 與砂型鑄造不同的其他鑄造方法稱為特種鑄造。常用的特種鑄造方法如下： 1）熔模鑄造圖3-1-4 熔模鑄造工藝過程 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝 2）金屬型鑄造 3）壓力鑄造

57、 4）離心鑄造圖3-1-5 離心鑄造示意圖 任務(wù)一 金屬材料的 項目三 汽車金屬制造工藝二、焊接 焊接是通過加熱或加壓，或者兩者并用，使兩個分離的金屬達到原于結(jié)合，連接成一個整體的加工方法。焊接是一種不可拆連接，它不僅可以連接各種同類的金屬，也可以連接各種不同類金屈。 焊接的方法很多，按焊接的結(jié)合特點可分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。1）熔焊熔焊是指焊接過程中將工件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。其是最基本的焊接方法，在焊接生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，常見的熔焊方法有氣焊、電弧焊、電渣焊等。2）壓力焊壓焊是指焊接過程中對工件施加壓力（加熱或不加熱）完成焊接的方法。壓焊只適用于塑性較好的金屬材料的

58、焊接，常見的壓焊方法有電阻焊、摩擦焊等。任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 項目三 汽車金屬制造工藝二、焊接 焊接是通過加熱或加壓 項目三 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接3）釬焊 釬焊是將比母材（被焊接的材料的總稱）熔點低的填充金屬（釬料）熔化之后填充工件接頭間隙，并與固態(tài)母材相互擴散實現(xiàn)連接的焊接方法。1. 手工電弧焊 手工電弧焊是電弧焊中的一種。手工電弧焊是利用電弧放電時產(chǎn)生的熱量(溫度高達3600)來熔化母材金屬和焊條，從而獲得牢固接頭的焊接過程。 手工電弧焊設(shè)備簡單，使用靈活、方便，適用于任意空間位置的焊接；但生產(chǎn)率低，勞動強度大，焊接質(zhì)量決定于焊工的技術(shù)水平。 圖3-1-6

59、手工電弧焊 （a）交流電焊機 （b）直流電焊機 圖3-1-7 電焊機 項目三 汽車常用工程材料任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 圖3-1-8 電焊條2）手工電弧常用設(shè)備與工具 電弧焊機圖3-1-7 電焊機 常用工具除了弧焊機外，手工電弧焊還常用到電焊鉗、面罩、手錘、焊條保溫筒、鋼絲刷、皮手套、皮足蓋、絕緣膠鞋等防護用具 焊條 圖3-1-8 電焊條 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 3）手工電弧焊的基本操作手工電弧焊的焊接步驟一般包括引弧、運條、接頭、收尾和焊后清理等幾個環(huán)

60、節(jié)。圖3-1-9 常用的運條方法4）焊接工藝焊接的基本接頭形式有對接、搭接、角接和T形接四種. 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 (a) 對接 (b) 搭接 (c) 角接 (d) T形接圖3-1-10 常見焊接接頭形式圖3-1-11 對接接頭坡口形式 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與 項目三 汽車金屬制造工藝 任務(wù)一 金屬材料的鑄造與焊接 圖3-1-12 焊縫的空間位置焊條直徑 焊條直徑主要根據(jù)焊件厚度來選擇。焊接厚板時應(yīng)選較粗的焊條。表3-1-1為平焊時焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系。表3-1-1 焊條直徑