汽車機械基礎(教案)

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工業(yè)職業(yè)技術學院 冶金與工業(yè)設計系 任教班級2016秋汽車制造與檢修（中職）1-2班 任教科目 汽車機械基礎 教師姓名____杲金玉_ 2016——2017學年第一學期 教學設計方案（首頁） 課程名稱 汽車機械基礎 章、節(jié)名稱 教學項目一、靜力學基礎 教學任務一、靜力學的基本概念 授課教師 杲金玉 班級 授課日期 2016.8.23-26 課時 4 2課次 教學目標 知識目標 明確力、平衡、剛體和約束等重要概念；掌握靜力學四個公理及其推論所概括的力的基本性質(zhì) 能力目標（專業(yè)能力） 了解各種常見典型約束的性質(zhì)，會正 確表示典型約束的約束反力 方法目標（社會能力） 深入淺出的分析，講解新課 素質(zhì)目標 學生能在老師的引導下，總結(jié)本節(jié)要點 教學重點 1、力、剛體、平衡的概念 2、四個基本公理 教學難點 約束類型及約束反力分析 教學準備 本課教案及相關的實用教具 教學反思 教學設計方案（副頁）教學過程 時間分配 教學過程及內(nèi)容 教學方法 80 引入： 同學們今天我們將要介紹力的性質(zhì)、靜力學基本公理、力系的簡化和平衡條件等靜力、具備對構件進行受力分析、畫受力圖及平衡計算等基本技能 一、力的基本性質(zhì)與概念 1、力的定義 力是物體間相互的機械作用。力作用的結(jié)果有兩個: ①一是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，即力的外效應，也稱為運動效應： ②二是使物體的形狀發(fā)生改變，即力的內(nèi)效應，也稱為變形效應。力是人類在長期的生產(chǎn)實踐和科學實驗、觀察中逐步建立起來的概念。 ③力作用的例子普遍存在于日常生活和生產(chǎn)勞動當中。當人用手推、拉、投擲、舉起物體時，會使物體的運動狀態(tài)改變； 2、力有三要素 力的三要素是指：力的大小、方向和作用點。力對物體的效應取決于力的三要素。只要力的三要素之一發(fā)生改變，則力對物體的效應也就隨著改變。 3、剛體的概念 ①在實際工程中，如鋼、鑄鐵、混凝土、木材、陶瓷等常用的構件材料均有足夠的抵抗變形的能力，這些構件在受力后產(chǎn)生的變形是極其微小的。 ②構件的這些微小變形對研究物體的平衡問題來說可以忽略不計。如汽車發(fā)動機中的齒輪軸軸承，在其運轉(zhuǎn)過程中齒輪軸的微小彎曲對兩端軸承受力的影響極小。 ③在研究齒輪軸的受力時忽略軸的變形因索，使問題得以簡化，從而將齒輪軸視做不變形的“剛體”。 4、平衡的概念 平衡是指物體在力系作用下相對于慣性參考系處于靜止或作勻速直線運動狀態(tài)。力系是指作用于剛體上的一群力。作用于平衡物休土的力系，稱為平衡力系。 二、力的基本性質(zhì)（靜力學基本公理） 1、力的平衡公理 剛體受兩個力作用而平衡的必要和充分的條件是：這兩個力 的大小相等，方向相反，且作用于同一直線上，簡稱“等值、反向、共線”。工程中將受兩個力作用而平衡的剛體稱為“二力構件”或“二力體”。 2、加減平衡力系公理 在作用于剛體的任意力系中，加上或減去任何一個平衡力系，不改變原力系對剛體的作用效應。 推論：力的可傳性原理。 3、作用力與反作用力公理 有作用力就必然有反作用力，何一方都不能獨立存在。作用力與 4、力的平行四邊形公理 作用于物體同一點的兩個力可以合成為一個合力，合力也作用于該點，其大小和方向由以這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線所確定，即合力矢等于這兩個分力矢的矢量和。 5、三力平衡匯交定理 剛體受同一平而內(nèi)三個互不平行的力作用而平衡時，此三個力的作用線必匯交于一點。此推論可用力的可傳性原理、平行四邊形法則來證明。 三、約束與約束力 1、約束與約束力的定義 約束是指用以限制物體某一方向運動的裝置。工程中的機器或者結(jié)構，總是由許多零部件組成的。這些零部件按照一定的形式相互連接，它們之間的運動必然互相限制。 2、約束力 約束力是指當非自由體有沿約束所限制方向運動趨勢時，約束與被約束體之間產(chǎn)生相互的作用力。在路上行駛的汽車受到地面的支持力就是約束力。 3、約束類型與約束力的確定 1）柔性約束：在實際工程中，常見的鋼絲繩、繩索、皮帶、鏈條等均屬柔體約束。 2）約束特點：柔體只能承受拉力，不能承受壓力。柔休對物體的約束只能限制物體沿著柔體的中心線離開柔體的運動，而不能限制其他方向的運動。 3）約束力的確定：柔體對物體的約束反力作用在接觸點上、方向沿著柔體中心線背離被約束物體的拉力。 4、光滑接觸約束 ① 光滑接觸約束的特點是光滑接觸面約束只能限制物體沿著接觸面的公法線指向支承面的運動。 ② 汽車發(fā)動機中典型的光滑面約束有齒輪嚙合、光滑欽鏈約束等。用圓柱形銷釘將兩個開有銷釘孔的零件連接起來形成的一種可動的連接。 5、工程上常見的光滑鉸鏈有如下幾種形式 （1）中間鉸鏈 中間鉸鏈的結(jié)構是用銷釘穿過兩個可動零件的圓柱孔，將它們連接起來，使兩個零件可繞銷釘軸線相對轉(zhuǎn)動。 （2）固定鉸鏈 固定鉸鏈支座是用銷釘把某構件與固定機架或固定支承面連接，構件只能繞銷釘軸線轉(zhuǎn)動，不能用做其他移動，銷釘與構件的接觸為光滑圓柱面。 6、受力分析與受力圖 在研究靜力平衡問題時，首先要解決的兩個關鍵問題是：（1）研究對象的確定；（2）研究對象的受力分析。 講授 演示 教學設計方案（首頁） 課程名稱 汽車機械基礎 章、節(jié)名稱 教學任務二、平面匯交力系 授課教師 杲金玉 班級 授課日期 課時 1課次 2 教學目標 知識目標 理解力在直角坐標軸上的投影和合力投影定理， 能力目標（專業(yè)能力） 掌握平面匯交力系平衡方程 方法目標（社會能力） 主要研究平面力系的簡化和合成方法，平衡條件和平衡方程，應用平衡方程求解物體 平衡問題的方法步驟 素質(zhì)目標 在學習過程中了解，平面匯交力系平衡方程 教學重點 平面匯交力系平衡方程 教學難點 合力投影定理 教學準備 本課教案及相關教具 教學反思 教學設計方案（副頁）教學過程 時間分配 教學過程及內(nèi)容 教學方法 引言： 平面力系——各力作用線都在同一平面內(nèi)的力系。 空間力系——各力作用線不在同一平面內(nèi)的力系。 匯交力系——作用線交于一點的力系。 一、 力的分解 按照平行四邊形法則，兩個共作用點的力，可以合成為一個合力，解是唯一的；但反過來，要將一個已知力分解為兩個力，如無足夠的條件限制，其解將是不定的。 1、 力在坐標軸上的投影 力的投影是代數(shù)量，取正值；反之，取負值。若已知力的大小和方向為力在直角坐標軸上的投影，可以同時表明力沿直角坐標軸分解時分力的大小和方向。 2、合力投影定理 若剛體在平面上的一點作用著兩個力合成的平行四邊形法則（三角形）依次類推，從而得出力系的合力等于各分力的矢量和。 合力投影定理——合力在某一軸上的投影等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。 3、平面匯交力系的平衡條件 平面匯交力系可以合成為一個合力，即平面匯交力系可用其合力來代替。 二、解靜力學平衡問題的一般方法和步驟： 1.選擇研究對象 所選研究對象應與已知力（或已求出的力）、未知力有直接關系，這樣才能應用平衡條件由已知條件求未知力； 2.畫受力圖 根據(jù)研究對象所受外部載荷、約束及其性質(zhì)，對研究對象進行受力分析并得出它的受力圖。 3.建立坐標系 在建立坐標系時，最好選取有一軸與一個未知力垂直。 4.列平衡方程解出未知量 根據(jù)平衡條件列平衡方程時，要注意各力投影的正負號。如果計算結(jié)果中出現(xiàn)負號時，說明原假設方向與實際受力方向相反。 教學設計方案（首頁） 課程名稱 汽車機械基礎 章、節(jié)名稱 力矩和力偶 授課教師 杲金玉 班級 授課日期 2016.8.30 課時 1課次 2 教學目標 知識目標 1、了解力矩和力偶的概念；理解力的平移原理； 2、掌握力偶性質(zhì)。 能力目標（專業(yè)能力） 掌握力偶性質(zhì)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 方法目標（社會能力） 1、了解力矩和力偶的概念。 2、掌握力偶性質(zhì)及力的平移原理、應用。 素質(zhì)目標 1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性質(zhì)。 2、了解力的平移原理；并能解釋生活和工程實際問題。 教學重點 1、力矩和力偶的概念，力偶性質(zhì)； 2、力的平移原理、應用。 教學難點 力偶性質(zhì)、力的平移原理及應用 教學準備 本課教案及相關教具 教學反思 教學設計方案（副頁）教學過程 時間分配 教學過程及內(nèi)容 教學方法 80 力矩和力偶 一、力矩 1、力矩的概念 力的大小F與力臂d的乘積稱為力矩。 規(guī)定：力使物體繞矩心逆轉(zhuǎn)為正；順轉(zhuǎn)負。 要點: 1）力過矩心，力矩為零。 2）力為零，力矩為零。 3）力沿力線在剛體內(nèi)移動，力矩不變。 2、合力矩定理 平面匯交力系的合力對于平面內(nèi)任一點之矩等于所有各力對該點之矩的代數(shù)和。 討論： 根據(jù)合力矩定理推出：“力偶對任一點的矩等于零’,錯在哪里？ 合力矩定理指出：“合力對點之矩等于各分力對同一點之矩的代數(shù)和”，因為“力偶無合力”，所以力偶對一點之矩必等于零。 二、力偶 1、力偶的概念 等值、反向的兩個平行力構成力偶。 2、力偶三要素 力偶矩的大小、轉(zhuǎn)向、力偶作用面稱為力偶三要素。 說明：力、力偶為靜力學兩個基本物理量。 3、力偶矩 規(guī)定：逆時針轉(zhuǎn)向的力偶矩為正，順轉(zhuǎn)為負。 4、力偶性質(zhì) ☉力偶無矩心 ☉力偶無合力 ☉等效力偶可以互換 三、力的平移 要點： 1）力的平移原理只適用于剛體。 2）力的平移是指力在同一剛體上平移，不能移到另一剛體上。 3）力的平移原理的逆定理亦成立。 講授 演示 教學設計方案（首頁） 課程名稱 汽車機械基礎 章、節(jié)名稱 摩擦力 授課教師 杲金玉 班級 汽車制造與檢修1601班 授課日期 2016.9.2 課時 1課次 2 教學目標 知識目標 1、知道滑動摩擦、滑動摩擦力的概念，認識滑動摩擦產(chǎn)生的條件 2、明確滑動摩擦力的方向，知道滑動摩擦力大小與相互接觸的物體的材料、正壓力和接觸面的粗糙程度的關系。 能力目標（專業(yè)能力） 能運用動摩擦因數(shù)計算摩擦力大小。 認識靜摩擦的規(guī)律，能夠用二力的平衡知識得出靜摩擦力的大小。 方法目標（社會能力） 聯(lián)系生產(chǎn)、生活和實際討論和認識各種摩擦力的利弊，加深對靜摩擦力的認識；通過對生活中摩擦力的了解用自身的語言表達深化對摩擦力的認識，達到鞏固提高的目的。 素質(zhì)目標 在理解摩擦力的利與弊的過程中，領略自然界的和諧與奇妙，使學生的價值觀得到提升； 教學重點 1、滑動摩擦力的大小、方向和作用點； 2、滑動摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會用f ＝μFN解決具體問題； 3、靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。 教學難點 1、滑動摩擦力方向的判定 2、靜摩擦力有無、大小和方向的判定。 教學準備 本課教案及相關教具 教學反思 教學任務一、機構常識 一、機器的組成 機器是執(zhí)行機械運動、用來變換或傳遞能量、物料、信息的裝置。 1、人是不是機器 機器的定義是:“機器是執(zhí)行機械運動、用來變換或傳遞能量、物料、信息的裝置。”而人也可執(zhí)行機械運動變換或傳遞能量、物料和信息。 2、一般機器包含四個基本組成部分 動力部分、傳動部分、控制部分、執(zhí)行部分。 1）工業(yè)機器人鉸接臂機械手,2.計算機控制器, 3.液壓裝置,4.電力裝置。 二、機器與機構以及零件、構件及部件 1．機構 用來傳遞運動和力的、有一個構件為機架的、用構件間能夠相對運動的連接方式組成的構件系統(tǒng)稱為機構。 1）機構分類 （1）平面機構： （2）)空間機構：不滿足平面機構條件的機構。 2）機構實例 削鉛筆器、照相機快門、折疊椅、可調(diào)臺燈、電風扇、雨傘骨架、食物攪拌器、汽車變速器等。 2、機器 具有確定相對運動、可進行能量轉(zhuǎn)換或做機械功的一種實體組合，如汽車、起重機、機床等。 3、機構和機器的區(qū)別 （1）機器是由各種機構組成：只含有一個最簡單的機構。如電動機，只含有一個定子和轉(zhuǎn)子組成的回轉(zhuǎn)機構。 （2）機構只是一個構件系統(tǒng)：而機器除構件系統(tǒng)之外還包含電氣、液壓等其他裝置,具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。 4、機械 機器與機構的總稱 5．零件 組成機械的各個制造單元，如螺釘、螺母、軸等。 6．構件 組成機械的各個運動單元（可以是單獨加工的單元體，如車床的主軸；也可是多個零件的組合體，如連桿）。 7．運動副 兩個零件或構件間既相接觸又有相對運動的一種聯(lián)接形式，如車輪與鋼軌、一對輪齒以及軸與軸承之間的聯(lián)接。 （1）平面機構的運動副 1）低副：兩構件間呈面接觸的運動副，可分為回轉(zhuǎn)副和移動副。 ① 回轉(zhuǎn)副：組成運動副的兩構件只能在一個平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。 ② 移動副：組成運動副的兩構件只能沿某一軸線相對移動。 2）高副：兩構件間呈點、線接觸的運動副。 教學任務二、汽車常見四桿機構 一、曲柄連桿機構 1）連桿機構——用低副聯(lián)接構件組成的機構，又稱低副機構。 2）連桿機構用于：轉(zhuǎn)動、擺動、移動等運動形式之間的轉(zhuǎn)換。 3）連桿機構應用廣泛,而且是組成多桿機構的基礎。 1、曲柄機構 1）平面連桿傳動機構：是由若干個構件用低副聯(lián)接并作平面運動的機構。 2）平面連桿傳動機構特點：運動副為低副，壓強小、磨損輕、壽命較長。 2、鉸鏈四桿機構 當四桿機構中的運動副都是轉(zhuǎn)動副時，稱為鉸鏈四桿機構。 ① 曲柄:能做整周轉(zhuǎn)動的連架桿。 ② 搖桿：僅能在某一角度擺動的連架桿。 按照連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機構分為三種基本型式：① 曲柄搖桿機構； ②雙曲柄機構；③ 雙搖桿機構。 1）曲柄搖桿機構:鉸鏈四桿機構:兩個連架桿，一個為曲柄，另一個為搖桿。 ① 功能：將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺動，或?qū)[動轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動。 ② 調(diào)整雷達天線俯仰角的曲柄搖桿機構。 ③ 縫紉機的踏板機構。曲柄為從動件，帶動主皮帶輪作旋轉(zhuǎn)運動。 2）雙曲柄機構：兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。 3）雙搖桿機構）兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。 功能:將一種擺動轉(zhuǎn)換成另一種擺動。 起重機機構 4）轉(zhuǎn)向傳動機構：兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。 3、鉸鏈四桿機構存在曲柄的必要條件 1）最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。 2）滿足這個條件的機構究竟有一個曲柄、兩個曲柄或沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機架來判斷。 3）當最短桿和最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，則不論取哪個構件為機架，都無曲柄存在，為雙搖桿機構。偏置曲柄滑塊機構，滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線； ① 對心曲柄滑塊機構，滑塊運動線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線； ② 曲柄等速回轉(zhuǎn)，滑塊具有急 回特性。 ③ 活塞式內(nèi)燃機，空氣壓縮機，沖床等。 4）曲柄滑塊機構的應用：自動送料機構。① 若取曲柄為機架，則為演變?yōu)閷U機構；② 若取其他機架支點，則為擺動導桿機構；③ 如：牛頭刨床的擺動導桿機構。 5）搖塊機構廣泛應用于擺動式內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置內(nèi)。自卸卡車翻斗機構。在該機構中，因為液壓油缸與主軸繞鉸鏈擺動，故稱為搖塊。 4、四桿機構的特性 曲柄搖桿機構的主要特性有：① 急回特性；② 壓力與傳動角；③ 死點。 1） 牛頭刨床、往復式運輸機等機械就利用這種急回特性作用：來縮短非生產(chǎn)時間。 2） 曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。 3）死點的缺陷：死點會使機構的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象?？梢岳没剞D(zhuǎn)機構的慣性或添加輔助機構來克服。如家用縫紉機中的腳踏機構。 教學任務三、 凸輪機構 1、作用 按照發(fā)動機做功的順序，定時開啟進排氣門。 2、組成 氣門組：氣門、氣門導管、氣門彈簧、氣門彈簧座、氣門鎖片、氣門油封。 氣門傳動組：凸輪軸、凸輪軸正時齒輪、液力挺柱、搖臂、搖臂軸等。 3、凸輪機構的分類 1）凸輪軸位置分類：① 凸輪軸上置；② 凸輪軸中置；③ 凸輪軸下置。 2）傳動方式分類：① 齒輪傳動；② 鏈傳動；③ 皮帶傳動。 3）按氣門數(shù)分類：①兩氣門（1進1排）；②四氣門（2進2排）；③五氣門（3進2排）。 4、配氣相位 配氣相位：用曲軸來表示進排氣門早開、遲閉的持續(xù)時間。 1）進氣門的配氣相位： 2）排氣門的配氣相位： 3)氣門重疊角:由于進氣門的早開、排氣門的遲閉使進排氣門有同時開啟的情況，進排氣門同時開啟所對應的角稱氣門重疊角。 4)氣門組：氣門、氣門彈簧、氣門導管、氣門座圈、鎖片、氣門油封、氣門彈簧座。 5）氣門傳動組：凸輪軸、凸輪軸正時帶輪、搖臂、液力挺柱、搖臂軸。 6）液力挺柱：為什么要裝液力挺柱？ ① 為了補償氣門間隙。 ② 為了補償氣門受熱膨脹的量而留有氣門間隙。裝有液力挺柱就不用預留氣門間隙。 7）氣門間隙過大或過小的危害？ ① 氣門間隙過大，使氣門有效升程減少，氣門進氣量少。 ② 氣門間隙過小，容易使氣門關閉不嚴。 5、凸輪軸驅(qū)動氣門的方式 1）凸輪軸驅(qū)動搖臂，搖臂驅(qū)動氣門。 2）凸輪軸通過液力挺柱驅(qū)動氣門。 3）凸輪軸推動挺柱，挺柱推動推稈，推稈推動搖臂，搖臂推動氣門。 6、氣門正時 為了保證發(fā)動機正常工作，氣門凸輪軸必須與曲軸之間有相應關系，即配氣有正時。 教學任務四、 汽車輪系概述 1）汽車變速器的功用是什么,如何實現(xiàn)變速的？ 2）輪系在傳動中起何作用？ 1、輪系定義 輪系——由一系列相互嚙合的齒輪（蝸桿、蝸輪）組成的傳動系統(tǒng)。 2、輪系類型 1）根據(jù)輪系中各齒輪的軸線位置關系分為：① 平面輪系；② 空間輪系。 2）根據(jù)輪系運轉(zhuǎn)時齒輪的軸線位置相對于機架是否固定，又將輪系分：①定軸輪系；② 周轉(zhuǎn)輪系；③ 混合輪系。 A、定軸輪系——所有齒輪幾何軸線的位置都是固定的輪系，稱為定軸輪系。如：減速器中的輪系。 B、周轉(zhuǎn)輪系——至少有一個齒輪除繞自身軸線自轉(zhuǎn)外，其軸線又繞另一個軸線轉(zhuǎn)動的輪系稱為行星齒輪系。 ① 周轉(zhuǎn)輪系的組成 ：① 太陽輪；② 行星輪；③ 行星架或系桿。 ② 一個基本周轉(zhuǎn)輪系中，行星輪可有多個，太陽輪的數(shù)量不多于兩個，行星架只能有一個。 ③ 行星架與兩中心輪的幾何軸線必須重合，否則無法運動。 C、差動輪系：齒輪均繞固定軸線轉(zhuǎn)動，機構有二個自由度，工作時需要二個原動件。 D、混合輪系：既含有定軸輪系又含有周轉(zhuǎn)輪系，或包含有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系的復雜輪系。 3、輪系的功用 1）實現(xiàn)遠距離傳動 2）實現(xiàn)換向傳動：在主動軸轉(zhuǎn)向不變的情況下，利用惰輪可以改變從動輪的轉(zhuǎn)向。例：車床走刀絲杠的三星輪換向機構： 3）實現(xiàn)變速傳動 5）實現(xiàn)分路傳動：滾齒機輪系。 6）實現(xiàn)運動合成與分解：例：汽車后橋差速器。 二、齒輪的基本常識 1、齒輪傳動機構的分類 2、齒廓嚙合基本定律 1）齒kuo廓嚙合基本定律：要使一對齒輪的傳動比為常數(shù)，那么其齒廓的形狀必須是：不論兩齒廓在哪一點嚙合，過嚙合點所作的齒廓公法線都與連心線交與一定點P——齒廓嚙合基本定律（輪齒齒廓正確嚙合的條件 ） 2）共軛e齒廓，共軛曲線：凡滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒輪的齒廓稱共軛齒廓，共軛齒廓的齒廓曲線稱為共軛曲線 3）齒廓曲線的選擇：① 滿足定傳動比的要求；②考慮設計、制造等方面。 通常采用漸開線、擺線、變態(tài)擺線 三 、齒輪傳動的受力分析 1、嚙合過程 2、復合輪系傳動比的計算 在計算混合輪系傳動比時，既不能將整個輪系作為定軸輪系來處理，也不能對整個機構采用轉(zhuǎn)化機構的辦法。 計算混合輪系傳動比的正確方法是： ① 首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來。 ② 分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式。 ③ 找出各基本輪系之間的聯(lián)系。 ④ 將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動比。 3、輪系的應用 ① 實現(xiàn)大傳動比傳動。 ②實現(xiàn)變速、換向傳動。 ③實現(xiàn)結(jié)構緊湊的大功率傳動。 在周轉(zhuǎn)輪系中，多采用多個行星輪的結(jié)構形式，各行星輪均勻地分布在中心輪四周。 教學任務五、 回轉(zhuǎn)體的平衡 1、機械的平衡問題 機械運轉(zhuǎn)時各運動構件將產(chǎn)生大小及方向均發(fā)生周期性變化的慣性力，這將在運動副中引起附加動壓力，增加摩擦力而影響構件的強度。 2、機械的調(diào)速問題 機械運轉(zhuǎn)時，由于機械動能的變化會引起機械運轉(zhuǎn)速度的波動，這也將在運動副中產(chǎn)生附加動壓力，使機械的工作效率降低，嚴重影響機械的壽命和精度。 一、回轉(zhuǎn)件的靜平衡 1、回轉(zhuǎn)件的靜平衡計算 對于軸向?qū)挾刃?，軸向長度與外徑的回轉(zhuǎn)件，例如砂輪、飛輪、盤形凸輪等，可以將偏心質(zhì)量看作分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，當回轉(zhuǎn)件以角速度回轉(zhuǎn)時，各質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力構成一個平面匯交力系，如該力系的合力不等于零，則該回轉(zhuǎn)件不平衡。 2、回轉(zhuǎn)件的靜平衡試驗 1）靜平衡試驗的目的 經(jīng)過平衡計算后加上平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)件理論上已完全平衡，但由于制造和裝配的誤差及材質(zhì)不均等原因，實際上達不到預期的平衡。 2）靜平衡試驗的原理 將需要平衡的回轉(zhuǎn)件放置在兩相互平行的刀口形導軌上，若回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上，則回轉(zhuǎn)件將在重力矩的作用下發(fā)生滾動，當停止?jié)L動時質(zhì)心必在正下方。 二、回轉(zhuǎn)件的動平衡 1、回轉(zhuǎn)件的動平衡計算 1）進行動平衡計算的原因?qū)τ谳S向?qū)挾却蟮幕剞D(zhuǎn)件，如機床主軸、電機轉(zhuǎn)子等，其質(zhì)量不是分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，但可以看作分布在垂直于軸線的許多相互平行的回轉(zhuǎn)面內(nèi)，這類回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力構成空間力系。 2）任何一個回轉(zhuǎn)體不管它得不平衡質(zhì)量實際分布情況如何，都可以向兩個任意選定的平衡平面內(nèi)分解，在這兩個平面內(nèi)各加上一個平衡質(zhì)量就可以使該回轉(zhuǎn)體達到平衡。 2、回轉(zhuǎn)件的動平衡試驗 對于回轉(zhuǎn)件應作動平衡試驗。 ① 利用專門的動平衡試驗機可以確定不平衡質(zhì)量、向徑確切的大小和位置，從而在兩個確定的平面上加上（或減去）平衡質(zhì)量，這就是動平衡試驗。 ② 動平衡機種類很多，除了機械式、電子式的動平衡機外，還有激光動平衡機、帶真空筒的大型高速動平衡機和整機平衡用的測振動平衡儀等。 ③ 關于這些動平衡機的詳細情況，可參考有關產(chǎn)品的樣本和試驗指導書。 1）機器速度波動的原因：機器運轉(zhuǎn)時其驅(qū)動功與總消耗功并不是在每一瞬時都相等的。 2）運動周期：大多數(shù)機器在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段的速度并不是恒定的。機器主軸的速度從某一值開始又回復到這一值的變化過程，稱為一個運動循環(huán)，其所對應的時間稱為運動周期。 車輪與輪胎 1、車 輪 車輪是外部裝輪胎,中心裝車軸,并承受負荷的旋轉(zhuǎn)部件，它是由輪轂、輪輞和輪輻組成。按照輪輻的構造，車輪可分為輻板式和輻條式。 ① 輻板式車輪；② 輻條式車輪。 2、輪輞 1）國產(chǎn)輪輞的規(guī)格：按國標（GB2933-2009）用輪輞名義寬度（英寸），輪緣高度代號（表10-1），輪輞結(jié)構形式代號（“”，一件式，深式或“－”多件式，平式），輪輞名義直徑（英寸）和輪輞輪廓類型）來表示。 2）常用輪輞的形式：最常見的是深槽輪輞和平底輪輞。 ① 深槽輪輞 [無內(nèi)胎輪胎（真空胎）用]。 ② 平底輪輞 [普通有內(nèi)胎輪胎用]。 3、輪 胎 （一）分類 按是否有內(nèi)胎可分為：① 有內(nèi)胎輪胎；② 無內(nèi)胎輪胎；③ 按胎體簾布層的結(jié)構不同，還可分為；④ 普通斜交胎（輪胎中心線與簾線排列呈35）；⑤ 子午線輪胎（輪胎中心線與簾線排列呈90）；⑥ 按輪胎內(nèi)部充氣壓力大小分，可分為；⑦ 高壓胎（0.5~0.7 MPa）；⑧ 低壓胎（0.15~0.45 Mpa）；⑨ 超低壓胎（0.15 Mpa以下）；⑩ 汽車上幾乎全部使用低壓胎或超低壓胎。（彈性好、斷面寬、接地面積大、壁薄散熱好、平順性、穩(wěn)定性好） （二）輪胎的功用與組成 1）功用： ① 支撐汽車車身及貨物的總質(zhì)量； ② 保證車輪和路面的附著性； ③ 與汽車懸架一同減少汽車行駛中所受到的沖擊，并能衰減由此而產(chǎn)生的振動； ④ 以保證汽車有良好的乘坐舒適性和平穩(wěn)性。 2）組成：普通輪胎由外胎，內(nèi)胎與墊帶組成。 深式輪輞上使用的內(nèi)胎輪胎沒有墊帶，而無內(nèi)胎輪胎即無內(nèi)胎，又無墊帶。 3）外胎結(jié)構：胎面：橡膠。組成：緩沖層：橡膠+簾線，使胎面與簾布層結(jié)合牢固。簾布層：簾布。結(jié)構不同（普、子）。材料不同，則層數(shù)也不同。胎圈：鋼絲圈。 4）花紋：普通花紋?？v向花紋：多用于轎車。橫向花紋：多用于貨車。越野花紋：多用于越野車?；旌匣y： （三）輪胎的種類 1）斜交胎：胎體簾布層中簾線與胎面中心線約成小于90度角排列。 2）子午線輪胎：輪胎的簾線與胎面中心夾角接近90度角,并從一側(cè)胎邊穿過胎面到另一側(cè)胎邊,簾線分布像地球子午線,故得名。 3）無內(nèi)胎輪胎。 4）應急輪胎：又稱備胎，目前轎車裝備的T型備胎尺寸比正規(guī)輪胎小，最好不要裝在驅(qū)動輪。 5）平衡 1）保持輪胎氣壓正常。 2）防止輪胎超載：裝載、轉(zhuǎn)彎、制動、行駛注意事項。 ①按規(guī)定裝載；②貨物要安放均勻，并扎牢；③汽車轉(zhuǎn)彎時要減速；④選擇好輪面行駛，遇有凹凸不平的道路不要硬沖，應避障行駛；⑤盡量不要使用緊急制動。 6）合理搭配輪胎：胎輞要相配，雙胎并裝（氣門嘴相隔180，制動間隙檢視孔與氣門相隔90 ，窗口對齊，直徑大的在外）。 ① 新胎使用原則：整車換胎，成雙換胎，季節(jié)換胎，先前后驅(qū)，先主后掛。 ② 季節(jié)換胎--------是指進入冬季時可將翻新胎用于后驅(qū)動輪上。同一車軸要求輪胎的尺寸、結(jié)構、層級、花紋要相同。 ③ 精心駕駛車輛：起步、車速、路面、制動、轉(zhuǎn)彎、特殊條件 ④ 保持良好的底盤技術狀況：行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系。 7）輪胎的維護與換位：① 輪胎的日常維護：由駕駛員負責，氣壓，雜物，螺栓；② 輪胎的一級維護：由維修工負責，氣壓，雜物，螺栓，花紋；③ 輪胎的二級維護：由維修工負責，解體檢查，氣壓，雜物，螺栓，花紋，換位；④ 輪胎維護操作要點： 輪胎換位：目的：是全車輪胎合理負荷和均勻磨損，避免偏重與偏磨現(xiàn)象。 主要有循環(huán)換位法與交叉換位法。 8） 輪胎的檢修：① 檢查胎面花紋深度，載重汽車剩余花紋2~3mm時，應進行翻新；② 車輪與輪胎的平衡。 A、靜平衡：靜不平衡的車輪旋轉(zhuǎn)時會造成跳動。 B、動平衡動不平衡的車輪旋轉(zhuǎn)時會引起擺動和磨損。 C、常用設備：輪胎平衡機。 9）輪胎花紋的異常磨損：前輪輪胎偏磨。① 故障現(xiàn)象：輪胎的胎間磨損、胎冠磨損、輪胎一側(cè)磨損和羽片狀磨損；② 排除方法：正確調(diào)整車輪定位角，恰當選擇前束。用子午線輪胎的汽車，前束應比斜交胎的小。 10）輪胎胎冠磨損。① 故障現(xiàn)象：常出現(xiàn)在長距離高速行駛的驅(qū)動軸上；②排除方法：使驅(qū)動車輪適時地與非驅(qū)動車輪進行換位。 11）輪胎吃角磨損。① 故障現(xiàn)象：通常與輪胎周向成45度角也稱為對角線磨損，大多數(shù)情況下僅有一處對角線磨損，但也可能沿圓周形成多處對角線磨損。② 排除方法：適當降低輪胎氣壓，可減小此種磨損，兩后輪的車輪定位角應保持一致，如發(fā)生此種磨損，應將輪胎換位至驅(qū)動輪上。 12）輪胎鋸齒形磨損。① 故障現(xiàn)象：花紋塊形成階梯型磨損。② 排除方法：對于單一運轉(zhuǎn)方向輪胎，改變輪胎旋轉(zhuǎn)方向。嚴重的必須兩輪交叉換位。 汽車材料 一、汽車材料概述 汽車是一個復雜的機械系統(tǒng)。通常，一輛汽車由約3萬個零部件組裝而成。 1）汽車零件按用途來分類: ① 通用零件：在各種機器中經(jīng)常使用的零件。如：螺栓、螺母；② 專用零件：僅在特定類型機器中使用的零件，如：活塞，曲軸。 2）材料是汽車工業(yè)的基礎：汽車上每個零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。 3）據(jù)統(tǒng)計，汽車上的零部件采用了4千余種不同的材料加工制造。從汽車的設計、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護無一不涉及到材料。 4）現(xiàn)代汽車要滿足: 安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、價格低等要求.材料是首要考慮方面。 二、汽車應用材料的組成 1）汽車工程材料: (包括分類,性能,牌號,熱處理工藝及應用) 2）汽車運行材料： 例1 典型零部件材料應用：如發(fā)動機連桿、連桿瓦、小軸銅套、連桿螺栓等。 例2 金屬材料在汽車零部件中的應用：車架、車身骨架、整體車身等。 例3 非金屬材料在汽車零部件中的應用：塑料、泡沫材料、膠木、玻璃、橡膠、皮革、高分子材料等。 1、汽車材料的應用 以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量來換算：① 鋼材占汽車自重的55%-60%；② 鑄鐵占5%-12%；③ 有色金屬占6% ~10%；④ 塑料占8% ~12%，橡膠占4%，玻璃占3%；⑤ 其他材料（油漆、各種液體等）占6% ~ 12%。 三、汽車材料的展望 1）汽車工業(yè)發(fā)展的方向:汽車輕量化和減少污染 2）汽車材料總的發(fā)展趨勢是：結(jié)構材料中鋼鐵材料所占比例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復合材料、高分子材料等新型材料的用量有所上升。 3）幾種新興材料簡介：① 鎂合金：密度低、比強度和比剛度較高。鎂、鋁合金和復合材料 —— 汽車輕量化的材料 —— 減少油耗；② 形狀記憶合金：應用:豐田汽車的散熱器護攔活門，日產(chǎn)汽車冷卻風扇離合器。 4）復合材料：玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）—— 強度高、耐腐蝕。 5）納米材料：顆粒直徑 0.l～100 納米（原子、分子尺度），具有卓越的性能和特殊功能，如：① 納米級銅不導電；② 納米冰柜可抑制細菌生長。 6）其他材料：① 超導材料；② 貯氫材料；③ 分離膜材料。④ 性能與應用： a 超微外觀； b大體結(jié)構； c納米人工骨；⑤ 例如：一張納米光盤將可記錄1000部電影。 材料的性能 材料的性能包括使用性能和工藝性能。 1）使用性能：是指零部件在正常使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。主要包括力學性能、物理性能和化學性能。 2）工藝性能：是指材料在被制成各種零部件的過程中適應加工的性能。 3）對于金屬材料來講，工藝性能主要包括了鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能。 1、材料的力學性能 1）材料的力學性能：是指材料在外加荷載作用下所表現(xiàn)出來的性能。包括強度、塑性、硬度、韌度、疲勞強度及斷裂韌度等。 2）力學性能指標：用來表征材料力學性能的各種臨界值或規(guī)定值.可通過試驗測定. 3）根據(jù)外加荷載的性質(zhì)，荷載分為：① 靜荷載；② 沖擊荷載；③ 交變荷載。 4）金屬材料 （受載）-變形,分：① 彈性變形：荷載卸除后恢復原狀；② 塑性變形：荷載卸除后不能恢復,也叫永久變形。 2、材料的拉壓試驗 拉壓實驗—拉壓圖—應力應變圖—力學性能（指標）。 1）彈性：材料保持彈性變形的能力.（彈性模量，彈性極限）。 2）強度：指材料抵抗破壞（塑性變形或斷裂）的能力。 3）塑性：指材料在斷裂前產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力。 4）塑性材料：斷裂前有明顯的塑性變形，稱為塑性斷裂,塑性斷裂的斷口呈“杯錐”狀。如低碳鋼。 5）脆性材料：在斷裂前未發(fā)生明顯的塑性變形，為脆性斷裂，斷口是平整的。如鑄鐵、玻璃等。 6）拉伸試驗:根據(jù)國家標準《金屬材料拉伸試驗》（GB228-2008）規(guī)定，將材料制成標準拉伸試樣，在試驗機上加載拉伸至斷裂。不同類型的材料，反映出其所具有不同的抗拉性能特點。 3、材料的性能指標 1）彈性模量：表征了材料抵抗彈性變形的能力，也稱之為剛度。彈性變形階段的應力，為相應的應變，為拉伸曲線的斜率。 2)彈性極限：指材料在彈性變形階段所能承受的最大應力。在實驗過程中試樣不產(chǎn)生塑性變形時的最大荷載，是試樣的原始橫截面積，表示材料保持彈性變形的最大應力。 4、材料的強度指標 1）屈服點：表示材料產(chǎn)生屈服時對應的應力。屈服點也稱為屈服強度。 試樣發(fā)生屈服變形時的荷載，為試樣原始橫截面積（mm2）。 2）抗拉強度：指試樣在拉伸過程中所能承受的最大應力值。 試樣斷裂前所承受的最大荷載，是試樣的原始橫截面積(㎜2)。 3）抗拉強度：它是設計和選材的主要依據(jù)之一，是工程技術上的主要強度指標。 4）屈強比：是一個有意義的指標。其比值越大，越能發(fā)揮材料的潛力。但是為了使用安全，該比值亦不宜過大，適當?shù)谋戎狄话阍?.65～0.75之間。 5）比強度：它表征了材料強度與密度之間的關系。在考慮汽車輕量化的問題時，常常用到這個指標。 5、材料的塑性指標 1）伸長率：是指試樣拉斷后，標距伸長量與原始標距的百分比。試樣斷裂后的標距（㎜），試樣的原始標距（㎜），即：同一材料的伸長率與試樣尺寸有關。 2）斷面收縮率： 是指試樣拉斷后橫截面積的縮減量與原始橫截面積之比。 試樣斷裂處的最小橫斷面積（㎜2），即：試樣的原始橫截面積(㎜2)。 6、硬度 材料抵抗其他硬物壓入其表面的能力。衡量材料軟硬程度 1）最常用的硬度試驗為：① 布氏硬度（HB）；② 洛氏硬度(HR)。 A、布氏硬度 測試原理：用一定大小的荷載P，把直徑為D的硬質(zhì)合金球壓入被測試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除荷載，移去壓頭，用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d。用荷載F除以壓痕的表面積所得的商，即為被測材料的布氏硬度值。 1）用硬質(zhì)合金球作為壓頭所測得的布氏硬度用符號 HBW表示，適用于測量硬度不超過650＃的鋼質(zhì)材料。 2）布氏硬度的表示方法規(guī)定為：符號HBS和HBW前面的數(shù)值為硬度值，符號后面按以下順序表示試驗條件：壓頭球體直徑（㎜）、試驗荷載（mpa）“公斤壓力”、試驗荷載保持時間（S）（10～15S不標注）。 B、洛氏硬度 1）洛氏硬度采用直接測量壓痕深度來確定度值的。我國常用的是HRA、HRB、HRC三種，試驗條件及應用范圍查“金工手冊”。 2）洛氏硬度值的表示方法規(guī)定為：硬度符號前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。在硬度和強度之間，存在著一定的換算關系。 7、沖擊韌度 材料抵抗沖擊荷載的能力，是指材料在受到?jīng)_擊荷載而斷裂之前吸收能量并進行塑性變形的能力。 1）對于兩種不同的沖擊荷載，分別采用了沖擊韌度和多沖抗力兩個指標來衡量材料的沖擊性能。 2）沖擊韌度通常是采用一次擺錘沖擊試驗來測定的。在忽略機械摩擦和空氣阻力等條件下，擺錘沖斷或沖擊試樣所消耗的沖擊功可以從試驗機刻度盤上直接讀出。 五、疲勞強度 承受交變應力的零件，在工作應力低于材料的屈服強度的情況下較長時間工作時，會產(chǎn)生裂紋或突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞失效或疲勞破壞。 1）疲勞曲線：測定材料的疲勞強度。 2）疲勞極限：使試樣不發(fā)生疲勞斷裂的最大循環(huán)應力。 3）斷裂韌度:材料抵抗裂紋擴展斷裂的能力。 零件內(nèi)往往存在著微裂紋以及夾雜、氣孔等類裂紋的缺陷。當材料受外力作用時，這些裂紋的尖端附近便出現(xiàn)應力集中，形成一個裂紋尖端應力場，可能產(chǎn)生失穩(wěn)而擴展，導致機件斷裂。 材料的理化性能 指材料的固有屬性，如密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性和色澤等。 1、材料的物理性能 ① 化學性能:是指材料抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的能力。① 對于金屬材料來說，指耐蝕性和抗氧化性；② 對于非金屬材料，還存在著化學穩(wěn)定性、抗老化能力和耐熱性差等問題。 1）耐蝕性：材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)（如大氣、燃氣、水、酸、堿、鹽等）腐蝕的能力。① 化學腐蝕② 電化學腐蝕。腐蝕防護途徑： A、采用耐蝕性好的不銹鋼、鋁合金等，B、采用適當?shù)耐苛线M行涂覆； C、結(jié)構設計（防行成閉合回路），D、陰極保護。 2） 抗氧化性：指材料在高溫下抵抗氧化的能力，又稱為熱穩(wěn)定性。 七. 材料的工藝性能 是指材料在被制成各種零部件的過程中適應加工的性能。包括: ① 鑄造性能：流動性、收縮性、偏析；② 鍛造性能：塑性、變形抗力；③ 焊接性能：焊接性、碳當量；④ 切削性能：表面粗糙度、刀具壽命；⑤ 熱處理性能：淬透性。 八、零件材料的選用 1、零件的失效形式 1）失效的概念: 零件由于某種原因而喪失原設計所規(guī)定的功能。包括：① 完全破壞；② 嚴重損壞；③ 未達功能要求（安全工作）。 2、零件常見的失效形式 ① 過量變形失效——彈變、塑變、蠕變； ② 斷裂失效——過載斷裂，疲勞斷裂； ③ 表面損傷失效——磨損，點蝕、膠合。 3、齒輪常見的失效形式 1）輪齒折斷 ：輪齒象一個懸臂梁，受載后齒根部 產(chǎn)生的彎曲應力最大。當該應力值超過材料的彎曲疲勞極限時，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴展使輪齒斷裂。 2）齒面磨損：灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。嚴重時會因齒面減薄過多而折斷。磨損是開式傳動的主要失效形式。 主要措施：① 采用閉式傳動；② 提高齒面硬度；③ 降低齒面粗糙度；④ 采用清潔的潤滑油。 3）齒面點蝕：輪齒工作面某一固定點受到近似脈動的變應力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。 4）齒面膠合：高速重載傳動中，齒面間壓力大，瞬時溫度高，潤滑油模被破壞，齒面間會發(fā)生黏接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。 防止膠合的措施：① 提高齒面硬度；② 降低齒面粗糙度；③ 增大潤滑油黏度；④ 限制油溫。 5）塑性變形：重載且摩擦力很大時，齒面較軟的輪齒表面就會沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。 材料的使用性能 一、首要原則 1）零件的工作條件和失效形式：零件失效的原因 —— 設計、材料、加工、安裝和使用。 2）工作環(huán)境：溫度，介質(zhì)（如腐蝕，摩擦）。 3）特殊功能要求 —— 導電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。 4）性能要求的指標化 —— 如強硬度、塑韌性等的具體數(shù)值。手冊數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式的局限性 —— 力學性能與零件尺寸有關 二、工藝性能 —— 鑄、鍛、焊、機加工、熱處理 零件的加工工藝路線：一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工 軸、齒輪等——毛坯 → 預先熱處理（正火、退火）→ 粗加工→ 最終熱處理（淬火＋回火，時效，滲碳等）→精加工 三、經(jīng)濟性 —— 根本原則 1、產(chǎn)品成本分析 四、環(huán)境與資源原則 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過程。 1）減少材料使用量、延長零件壽命、材料再利用。 2）環(huán)境污染小、廢氣排放少、材料回收高、降解能力強等。 1、汽車零件的選材 A、選材方法與步驟： 1）周密分析零件的工作特性和使用條件。找出主要損壞形式，提出主要抗力指標。 2）根據(jù)零件的工作條件，提出必要的設計制造技術條件。 3）根據(jù)所提出的技術條件、要求，結(jié)合考慮工藝性、經(jīng)濟性，對材料進行預選擇.(可以通過與相類似機器零件的比較和已有的實踐經(jīng)驗的判斷，或者通過各種材料選用手冊來進行選擇)。 4）預選方案材料進行計算，以確定是否能滿足上述工作條件要求。 5）二次（或最終）選擇。選擇方案可以是若干種方案。 6）通過實驗室試驗、臺架試驗和工藝性能試驗，最終確定合理選材方案。 7）最后，在中試生產(chǎn)的基礎上，接受生產(chǎn)考驗，以檢驗選材的合理與否。 五、金屬材料在汽車上的應用 1、典型汽車零件齒輪的選材 1）汽車齒輪的選材：① 汽車齒輪的工作條件；② 汽車齒輪的主要失效形式。 2）對汽車齒輪的性能要求：① 高的彎曲疲勞強度；② 高的接觸疲勞強度、耐磨性；③ 較高的強度和沖擊韌性；④ 較好的熱處理性能，熱處理變形小。 3）典型汽車齒輪選材：汽車齒輪用材是合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi，并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應力，有利于提高疲勞強度，并清除氧化皮。 4）合金滲碳齒輪的工藝路線：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工。 2、汽車發(fā)動機曲軸 （1）汽車發(fā)動機曲軸的工作條件 曲軸在工作中受到彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓、沖擊等交變應力。而且，應力分布極不均勻；曲軸頸與軸承還發(fā)生滑動摩擦。 （2）曲軸的主要失效形式 疲勞斷裂和軸頸嚴重磨損兩種。 （3）對曲軸的性能要求：① 高的強度；② 一定的沖擊韌度；③ 足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強度；④ 足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。 （4）典型曲軸的選材 鍛鋼曲軸一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼制造（模鍛工藝），如30、45、35Mn2、40Cr、35 Cr Mo等。鑄造曲軸主要由鑄鋼、球墨鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵及合金鑄鐵等制造。 （5）曲軸典型的工藝路線 可根據(jù)材質(zhì)不同分為兩類：① 鑄造曲軸的典型工藝路線：鑄造→高溫正火→高溫回火→切削加工→軸頸氣體滲碳；② 鍛鋼曲軸的典型工藝路線：下料→模鍛→調(diào)質(zhì)→切削加工→軸頸表面淬火。 3、汽車板簧 （1）汽車板簧失效形式及性能要求 汽車板簧用于緩沖和吸振，承受很大的交變應力和沖擊荷載。汽車板簧的主要失效形式為剛度不足引起的過度變形或疲勞斷裂。因此，對汽車板簧的性能要求是材料要有較高的屈服強度和疲勞強度。 （2）典型板簧選材 汽車板簧一般選用彈性高的合金彈簧鋼來制造，如65Mn、65Si2Mn鋼等。對于中型或重型汽車，板簧還采用50 CrMn、55 SiMnVB鋼；對于中型載貨汽車用的大截面積板簧，則采用55SiMnMoV、55SiMnMoVNb鋼制造。 （3）工藝路線 熱軋鋼板沖裁下料→壓力成型→淬火→中溫回火→噴丸強化 這種強化也是表面強化的手段，目的是提高零件的疲勞強度。 金屬材料在汽車上的應用 一、汽車結(jié)構零件用材 1、發(fā)動機缸體和缸套材料 缸體常用的材料有灰鑄鐵和鋁合金兩種。鋁合金的密度小，但剛度差、強度低、價格貴。 1）所以，除了某些發(fā)動機為減輕重量而采用鋁合金外，一般缸體材料均采用灰鑄鐵。 2）汽缸的缸體一般采用普通鑄鐵或鋁合金，而汽缸工作面則用耐磨材料，制成缸套鑲?cè)肫住? 3）常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵，主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵、合金鑄鐵等。 4）為了提高缸套的耐磨性，可以用鍍鉻、表面淬火、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對缸套進行表面處理。 2、發(fā)動機缸蓋 缸蓋主要用來封閉汽缸構成燃燒室。目前使用的缸蓋材料有兩種：一種是灰鑄鐵或合金鑄鐵；另一種是鋁合金。鑄鐵發(fā)動機缸蓋具有高溫強度、鑄造性能好、價格低等優(yōu)點，但其導熱性差、重量輕，但其高溫強度低，使用中容易變形、成本較高。 3、活塞組 活塞、活塞銷和活塞環(huán)等零件組成活塞組。常用的活塞材料是鋁硅合金，其性能特點是導熱性好、密度小、膨脹系數(shù)減小，耐磨性、耐蝕性、硬度、剛度和強度提高。鋁硅合金活塞需進行固溶處理及人工時效處理，以提高表面硬度。 1）活塞銷材料一般用20、20Cr、20CrMnTi等低碳、低碳合金鋼，表面進行滲碳或碳氮共滲處理，以滿足材料外表面硬而耐磨、內(nèi)部韌而耐沖擊的要求。 2）活塞環(huán)材料目前一般多用珠光體基體的灰鑄鐵或在灰鑄鐵基礎上添加一定量的銅、鉻、鉬及鎢等合金元素的合金鑄鐵，也有的采用球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵。為了改善活塞環(huán)的工作性能，活塞環(huán)宜進行表面處理。目前應用最廣泛的是鍍鉻，可使活塞環(huán)的壽命提高2～3倍。其他表面處理的方法還有噴鉬、磷化、氧化、涂敷合成樹脂等。 3）連桿材料一般采用45鋼、40Cr或40MnB等調(diào)質(zhì)鋼。合金鋼雖具有很高強度，但對應力集中很敏感。 4、氣門 進氣門一般可用40Cr、35CrSi、38CrSi、42Mn2V等合金鋼制造；而排氣門則要求用高鉻耐熱鋼制造，采用4Cr10Si2Mo作為氣門材料時工作溫度可達550~650℃ 。 5、半軸 汽車半軸通常選用調(diào)質(zhì)鋼制造。中、小型汽車的半軸一般用45鋼、40Cr，而重型汽車則用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透性較高的合金鋼制造。半軸加工中常采用噴丸處理及滾壓凸緣根部圓角等強化方法。 6、螺栓、鉚釘?shù)壤溏吜慵? 常用的螺栓材料有10、15（木螺栓，鉚釘）、35(普通螺栓)、40Cr和15MnVB(重要螺栓)等。 二、汽車冷沖壓零件用材 在汽車零件中，冷沖壓零件種類繁多，約占總零件數(shù)的50%