汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)01汽車(chē)常用材料02汽車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)03汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)04汽車(chē)常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目錄05識(shí)汽車(chē)支撐類(lèi)零件06汽車(chē)聯(lián)接類(lèi)零件1汽車(chē)常用材料

任務(wù)描述：

由于汽車(chē)零件在汽車(chē)上的作用和功能各不相同，因而對(duì)其材料的性能要求也不盡相同。汽車(chē)零件對(duì)材料的性能要求主要包括哪些方面呢？通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，掌握金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能，了解材料的物理性能和化學(xué)性能，能利用金屬材料的性能指標(biāo)，合理評(píng)估和選用零件。單元1金屬材料的性能

知識(shí)目標(biāo)：

（1）掌握金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能；

（2）了解金屬材料的物理性能和化學(xué)性能；

（3）了解金屬材料彈性變形和塑性變形的特點(diǎn)；

（4）了解金屬材料疲勞極限、沖擊韌度的意義及材料疲勞破壞的機(jī)理。

技能目標(biāo)：

（1）能利用金屬材料的性能指標(biāo)，合理評(píng)估和選用零件；

（2）能夠完成低碳鋼拉伸試驗(yàn)，并繪制低碳鋼拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）明確材料經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工工藝，都能變成理想的應(yīng)用材料，學(xué)習(xí)上培養(yǎng)鍥而不舍的精神；

（2）明確汽車(chē)零部件對(duì)材料的特殊要求，深刻意識(shí)到行業(yè)前輩們精益求精的工匠精神。單元1金屬材料的性能

【知識(shí)準(zhǔn)備】

汽車(chē)工程材料是指用于制造汽車(chē)零部件的材料。參照工程材料的分類(lèi)，汽車(chē)工程材料可分為金屬材料、非金屬材料兩大類(lèi)，金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用見(jiàn)圖所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)上的零部件采用了4000余種不同的材料加工制造。以現(xiàn)代轎車(chē)材料為例，汽車(chē)上選用材料占汽車(chē)總質(zhì)量的比例如圖1-1-2所示。按照重量來(lái)?yè)Q算，鋼材占汽車(chē)自重的55%~60%，鑄鐵占5%~12%，有色金屬占6%~10%，塑料占8%~12%，橡膠占4%，玻璃占3%，其他材料（油漆、各種液體等）占6%~12%，所以汽車(chē)上所用的材料主要以鋼、鑄鐵等金屬材料為主，其次是非金屬材料。金屬材料是最重要的工程材料，包括純金屬和以金屬為基礎(chǔ)的合金。金屬材料在汽車(chē)制造中應(yīng)用最為廣泛，為了正確、合理地使用金屬材料，必須了解金屬材料的性能，見(jiàn)表1-1-1所示。金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。金屬材料的使用性能指在使用條件下所表現(xiàn)出來(lái)的性能，包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。金屬材料的工藝性能是指材料加工成型獲得合格產(chǎn)品的難易程度。表1-1-1金屬材料的性能常見(jiàn)汽車(chē)金屬材料零部件如下。

仔細(xì)觀(guān)察各種金屬零件的外形和結(jié)構(gòu)。零件名稱(chēng)圖片零件名稱(chēng)圖片氣缸體

活塞和活塞銷(xiāo)

離合器殼體

連桿螺栓

變速器殼

氣門(mén)彈簧

后橋殼

曲軸主軸瓦

曲軸

排氣門(mén)

零件名稱(chēng)圖片零件名稱(chēng)圖片凸輪軸

排氣歧管

活塞環(huán)

散熱器

液壓挺柱

進(jìn)、排氣歧管墊

油底殼

連桿小頭襯套

襯墊

汽車(chē)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，它通常由上萬(wàn)個(gè)零部件組裝而成，如圖1-1-3所示，這些零部件是由種類(lèi)繁多的材料加工而成的。

一、金屬材料的物理性能

金屬材料的物理性能是指金屬固有的屬性，包括密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。由于機(jī)器零件的用途不同，對(duì)金屬材料的物理性能要求也有所不同。例如，飛機(jī)零件是用密度小、強(qiáng)度高的鋁合金制造，這樣可以增加有效載荷；制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，要求材料具有較小的熱膨脹系數(shù)；制造變壓器用的硅鋼片，要求具有良好的磁性。

二、金屬材料的化學(xué)性能

金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)出的性能，如耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性等。

1.耐腐蝕性

金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力稱(chēng)為耐腐蝕性。腐蝕對(duì)金屬材料的危害很大，它不僅能使金屬材料本身受到損傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使金屬構(gòu)件遭到破壞，引起重大的傷亡事故。因此，提高金屬材料的耐腐蝕性能，對(duì)于節(jié)約金屬，延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命，具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。

2.抗氧化性

金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力稱(chēng)為抗氧化性。金屬材料的氧化隨溫度的升高而加速。例如，鋼材在鑄造、鍛造、熱處理、焊接等熱加工過(guò)程中，氧化比較嚴(yán)重，這不僅造成材料過(guò)量的損耗，也可形成各種缺陷。因此，常在工件的周?chē)斐梢环N保護(hù)氣氛，避免金屬材料的氧化。

3.化學(xué)穩(wěn)定性

化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱(chēng)。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱(chēng)為熱穩(wěn)定性。在高溫條件下工作的零部件，需要選擇熱穩(wěn)定性好的材料來(lái)制造。

一般金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性都是很差的，為了滿(mǎn)足化學(xué)性能的要求，必須使用特殊的合金鋼及某些非鐵金屬，或者使之與介質(zhì)隔離。例如，化工設(shè)備、醫(yī)療器械、食品機(jī)械選用不銹鋼，工業(yè)用的鍋爐、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)葉片選用耐熱鋼等。

三、金屬材料的力學(xué)性能

金屬材料的力學(xué)性能又稱(chēng)為機(jī)械性能，它是指金屬在力的作用下所表現(xiàn)出的性能，包括強(qiáng)度、硬度、塑性、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度等。金屬材料的力學(xué)性能是評(píng)定金屬材料質(zhì)量的主要依據(jù)，也是金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)選材和強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。

1.強(qiáng)度（1）強(qiáng)度的概念金屬在力的作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力，稱(chēng)為強(qiáng)度。強(qiáng)度與變形有著直接的關(guān)系。變形是指在外力作用下，材料由于內(nèi)部原子之間的位置發(fā)生改變而導(dǎo)致的宏觀(guān)形狀和尺寸的變化。強(qiáng)度是材料的一項(xiàng)重要力學(xué)性能指標(biāo)，當(dāng)材料承受的載荷超出其強(qiáng)度范圍時(shí)，其結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞，導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成嚴(yán)重的事故，如汽車(chē)大梁、連桿由于強(qiáng)度不足而斷裂的現(xiàn)象。（2）拉伸試驗(yàn)金屬材料的強(qiáng)度由專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，其中應(yīng)用最普遍的是拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)是指用靜拉伸力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行緩慢的軸向拉伸，直至試樣被拉斷，通過(guò)測(cè)量拉伸力和相應(yīng)的伸長(zhǎng)量測(cè)量其力學(xué)性能的試驗(yàn)方法。（3）強(qiáng)度指標(biāo)常用的強(qiáng)度指標(biāo)主要有彈性極限、屈服極限和抗拉強(qiáng)度等。1）彈性極限（單位：N/mm2或MPa）彈性極限是指金屬材料保持彈性變形的最大應(yīng)力，用表示。彈性極限是彈性零件的設(shè)計(jì)依據(jù)。其計(jì)算公式為式中，是試樣在彈性變形階段所能承受的最大載荷，單位為N；是試樣原始橫截面面積，單位為mm2。2）屈服極限（單位：N/mm2或MPa）屈服極限是指金屬材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力，即材料開(kāi)始發(fā)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力，用表示。其計(jì)算公式為式中，是試樣在塑性變形階段的最小載荷，單位為N。（3）強(qiáng)度指標(biāo)3）抗拉強(qiáng)度（單位：N/mm2或MPa）抗拉強(qiáng)度是指金屬材料斷裂前能夠承受的最大應(yīng)力，用表示。其計(jì)算公式為式中，是試樣在強(qiáng)化變形階段所能承受的最大載荷，單位為N?？估瓘?qiáng)度的物理意義是表征材料對(duì)最大均勻變形的抗力，表征材料在拉伸條件下所能承受最大力的應(yīng)力值，它是設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)之一，是工程技術(shù)上的主要強(qiáng)度指標(biāo)。強(qiáng)度是所有力學(xué)性能指標(biāo)中唯一可用于設(shè)計(jì)或校核計(jì)算的指標(biāo)。2.塑性（1）塑性的概念金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生不可逆永久變形而不斷裂的能力稱(chēng)為塑性，其大小用材料在斷裂前的最大變形量來(lái)衡量。（2）塑性指標(biāo)常用的塑性指標(biāo)是指材料斷裂時(shí)最大相對(duì)塑性變形，如拉伸時(shí)的斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率，它們可通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)測(cè)量。1）斷后伸長(zhǎng)率斷后伸長(zhǎng)率是指試樣被拉斷后，試樣標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距的百分比，即式中，是試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，單位為mm；是試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，單位為mm。2）斷面收縮率斷面收縮率是指試樣被拉斷后，其斷面（縮頸處）橫截面積的最大縮減量與試樣原始橫截面面積的百分比，即式中，是試樣原始的橫截面面積，單位為mm2；是試樣斷裂后斷面（縮頸處）的最小橫截面面積，單位為mm2。3.硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)，是指金屬材料抵抗外部硬物壓入其表面的能力，也就是金屬表面一個(gè)小的或很小的體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或抵抗破裂的一種抗力。因此，硬度越高，材料表面越不容易產(chǎn)生壓痕或劃痕。硬度能夠反映出金屬材料在化學(xué)成分、金相組織和熱處理狀態(tài)上的差異，是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量、研制新材料和確定合理的加工工藝所不可缺少的檢測(cè)性能指標(biāo)之一。同時(shí)硬度試驗(yàn)是金屬力學(xué)性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)便、最迅速的一種方法。硬度不是一個(gè)單純確定的物理量，不是基本的力學(xué)性能指標(biāo)，而是一個(gè)由材料的彈性、強(qiáng)度、塑性、韌性等一系列不同力學(xué)性能組成的綜合性能指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，硬度越高，耐磨性越好，強(qiáng)度也越高。硬度所表示的量不僅決定于材料本身，而且還取決于試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件。3.硬度硬度試驗(yàn)方法很多，一般可分為三類(lèi)，即壓入法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）和回跳法（如肖氏硬度）。目前，機(jī)械制造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法是布氏硬度試驗(yàn)法、洛氏硬度試驗(yàn)法和維氏硬度試驗(yàn)法。（1）布氏硬度布氏硬度用符號(hào)HBW表示。用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定負(fù)荷F的作用下壓入被測(cè)材料表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在材料表面將會(huì)留下一個(gè)平均直徑為d的壓坑（壓痕），以被測(cè)材料的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該被測(cè)材料的硬度，如圖1-1-8所示?？梢园垂角蟪霾际嫌捕戎担趯?shí)際應(yīng)用中，通常直接測(cè)量壓坑的直徑d，并根據(jù)負(fù)荷F和鋼球直徑D，從布氏硬度數(shù)值表中查出布氏硬度值。4.沖擊韌度

沖擊韌度是指金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。沖擊韌性越好，材料的抗沖擊能力越強(qiáng)，發(fā)生斷裂的可能性越小。沖擊韌度是金屬材料的一項(xiàng)重要力學(xué)性能。如圖1-1-12所示的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿，不僅要求具有高的強(qiáng)度和一定的塑性，還要求具備足夠的沖擊韌度。5.疲勞強(qiáng)度

疲勞強(qiáng)度是表示材料經(jīng)受無(wú)限次周期性交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力。汽車(chē)中的許多零件，如圖1-1-14所示中的變速器的齒輪、曲軸飛輪組的曲軸等，在工作時(shí)通常會(huì)受到一種大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷作用，這種載荷稱(chēng)為交變載荷。

四、金屬材料的工藝性能

金屬材料的工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中，金屬材料在設(shè)定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能，也就是材料加工成型獲得合格產(chǎn)品的難易程度。工藝性能往往是由物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能綜合作用所決定的，不能簡(jiǎn)單用一個(gè)物理參數(shù)來(lái)表示。按照加工工藝的不同，工藝性能可分為如鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。

1.鑄造性能

鑄造是將熔融金屬澆注、壓射或吸人鑄型型腔中，待其冷卻凝固后而得到一定形狀和性能的零件的方法。由鑄造得到的毛坯或零件稱(chēng)為鑄件。

四、金屬材料的工藝性能

2.壓力加工性能

壓力加工是利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，稱(chēng)為金屬壓力加工，又稱(chēng)金屬塑性加工。

四、金屬材料的工藝性能

3.焊接性能

焊接是指通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工方法。焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。常用的焊接方法有焊條電弧焊、氣焊和自動(dòng)焊等。

四、金屬材料的工藝性能

4.切削加工性能

切削加工性能是指對(duì)金屬材料進(jìn)行切削加工的難易程度，常見(jiàn)的切削加工方法有車(chē)削、銑削、磨削和鉆削等，如圖1-1-21所示。

四、金屬材料的工藝性能

5.熱處理性能

熱處理是將金屬材料加熱到固態(tài)下的不同溫度保溫一段時(shí)間，以不同速度冷卻獲得所需晶體結(jié)構(gòu)及相應(yīng)性能的一種工藝方法。熱處理性能是指金屬材料經(jīng)熱處理后所能獲得不同性能的可能性。熱處理的方法有普通熱處理（淬火、回火、退火、正火）、表面熱處理（只改變金屬表層的性能）、表面化學(xué)熱處理（既改變表層化學(xué)成分，也改變表層性能）等。

汽車(chē)零件中大部分屬于鋼鐵材料，鋼材的熱處理是提升鋼鐵材料性能的主要途徑。例如，汽車(chē)后橋的主動(dòng)齒輪未經(jīng)熱處理的使用壽命僅為1500h，而經(jīng)過(guò)熱處理后能達(dá)到6000h。汽車(chē)上的很多零件常采用鍛造或鑄造的毛坯，如圖1-1-22所示的齒輪毛坯、凸輪軸毛坯和連桿毛坯。為了調(diào)整毛坯切削加工性能，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力，通常采用正火或退火作為預(yù)先熱處理。

任務(wù)描述：

汽車(chē)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，通常一輛汽車(chē)約由3萬(wàn)個(gè)零部件組裝而成，汽車(chē)上每個(gè)零件的生產(chǎn)制造都涉及材料問(wèn)題。從汽車(chē)的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車(chē)的使用、維修和養(yǎng)護(hù)無(wú)一不涉及材料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)上的零部件采用了四千余種不同的材料加工制造。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握汽車(chē)常用的金屬材料，了解其類(lèi)型及特點(diǎn)，為繼續(xù)學(xué)習(xí)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)底盤(pán)以及汽車(chē)制造、維修等知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。單元2汽車(chē)常用金屬材料

知識(shí)目標(biāo)：

（1）了解汽車(chē)上常用黑色金屬材料的類(lèi)型及特點(diǎn)；

（2）熟悉常用汽車(chē)用鋼的種類(lèi)、牌號(hào)、性能和應(yīng)用；

（3）了解汽車(chē)上常用有色金屬材料的類(lèi)型及特點(diǎn)。

技能目標(biāo)：

（1）能識(shí)別典型金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用；

（2）能根據(jù)金屬材料的類(lèi)型特點(diǎn)分析汽車(chē)輕量化的方向和趨勢(shì)。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解汽車(chē)輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）了解有色金屬的稀有，堅(jiān)持合理使用、注意節(jié)約資源。單元2汽車(chē)常用金屬材料

【知識(shí)準(zhǔn)備】

汽車(chē)由種類(lèi)繁多、性能各異的工程材料經(jīng)加工制成零件后組裝而成，這些零件以金屬材料為主，其中鋼鐵材料占55%~60%，甚至更多?，F(xiàn)代汽車(chē)正向著安全、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，而汽車(chē)輕量化是節(jié)能、防污染最有效的途徑之一，汽車(chē)零部件中有色金屬材料和非金屬材料所占比重越來(lái)越大。如圖1-2-1（a）所示，車(chē)身框架大多采用了鋼材制造，如圖1-2-1（b）所示，輪轂采用了鋁合金制造。

一、黑色金屬材料

黑色金屬材料由于綜合性能良好、品種多且價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)。例如，汽車(chē)的車(chē)覆蓋件、底盤(pán)、輪轂以及各類(lèi)箱體框架等基本上都采用的是黑色金屬材料。碳素鋼簡(jiǎn)稱(chēng)為碳鋼，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所使用的鋼鐵材料中占據(jù)著十分重要的地位。碳素鋼冶煉、加工容易，價(jià)格低廉，工藝性能良好，是工業(yè)生產(chǎn)中用量最大的金屬材料。碳素鋼的牌號(hào)及含義

常用碳素鋼的牌號(hào)及含義見(jiàn)表類(lèi)別牌號(hào)舉例含義說(shuō)明碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235AF“Q”是拼音“屈”的首字母，后面的數(shù)字表示屈服強(qiáng)度，單位為MPa，字A表示鋼的質(zhì)量，從A到D質(zhì)量等級(jí)依次提高，F(xiàn)、B、Z、TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235AF表示屈股強(qiáng)度為235MPa、A級(jí)質(zhì)量的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼45兩位數(shù)字表示鋼的平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以萬(wàn)分之幾計(jì)；后面的元素符號(hào)表示該元素的含量比較高。比如，45鋼表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素工具鋼T11A"T”是“碳”字拼音的首字母，后面的數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以千分之幾計(jì)；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，在鋼號(hào)后面加A。例如，T11A表示平均的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。鑄鋼（鑄造碳鋼）

鑄鋼的含碳量在0.2%~0.6%之間，屬于碳素鋼中的中碳鋼。鑄鋼是將熔化的鋼液直接澆注到鑄型中，冷卻后即獲得零件毛坯（或零件）的一種鋼材。其鑄造性比鑄鐵稍差，但力學(xué)性能和焊接性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵。

汽車(chē)及其他機(jī)械設(shè)備中許多形狀復(fù)雜或尺寸比很大的批量生產(chǎn)零件都可以用鑄鋼來(lái)制造，如汽車(chē)機(jī)架、缸體、齒輪和連桿等。如圖1-2-6所示為汽車(chē)鑄鋼零件。2.合金鋼

為了改善鋼的力學(xué)性能，通常在煉鋼時(shí)加入硅（Si）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鎢（W）、釩（V）、鈦（Ti）等，由此獲得的鋼材稱(chēng)為合金鋼。與碳素鋼相比，合金鋼往往具有某些方面的特殊性能，或具有良好的綜合力學(xué)性能，如合金鋼具有更高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、淬透性。汽車(chē)上應(yīng)用最多的是低碳合金鋼。

二、有色金屬材料

黑色金屬以外的金屬稱(chēng)為有色金屬。有色金屬具有許多特殊的性能，如較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、較低的密度和熔化溫度、良好的力學(xué)性能和工藝性能，是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重要金屬材料，是黑色金屬所不能替代的。常用的有色金屬主要有鋁、銅及其合金。1.鋁及鋁合金

在有色金屬及其合金中，鋁及鋁合金是廣泛應(yīng)用的金屬材料，用量?jī)H次于鋼鐵。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點(diǎn)，且鋁合金的塑性?xún)?yōu)良，鑄、鍛、沖壓工藝均適用，尤其適用于汽車(chē)零部件生產(chǎn)的壓鑄工藝。從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用等幾個(gè)方面比較，鋁合金已成為汽車(chē)生產(chǎn)中不可缺少的重要材料。2.銅及銅合金

（1）純銅

銅是人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)并使用的金屬材料之一，我國(guó)早在約六千年前就開(kāi)始使用銅制品。純銅為紫紅色，由于在空氣中表面容易形成一層紫色的氧化膜，故純銅又稱(chēng)為紫銅。純銅具有很好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，塑性極好，易于熱壓和冷壓力加工，大量用于制造導(dǎo)線(xiàn)、電纜、電刷、電火花專(zhuān)用蝕電蝕銅等要求導(dǎo)電性良好的產(chǎn)品。純銅的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音首字母“T”加順序號(hào)表示，分為T(mén)1、T2、T3。其中，編號(hào)越大，表示純度越低，雜質(zhì)含量越高。

（2）銅合金

通過(guò)向純銅中加入鋅、鉛、錫、鋁、鈹?shù)仍丶纯傻玫礁鞣N性能優(yōu)越的銅合金。根據(jù)所加入合金元素的不同，銅合金可分為黃銅、青銅和白銅3類(lèi)。三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

1.鋼鐵材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，見(jiàn)表

材料使用實(shí)例鋼冷軋鋼板擋泥板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、車(chē)頂板、行李箱蓋、車(chē)門(mén)外板、風(fēng)扇、油盤(pán)、空氣濾清器殼、消聲器、變矩器、保險(xiǎn)杠，車(chē)輪罩、發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)機(jī)熱軋鋼板車(chē)架、擋泥板、前后圍板、儀表板、地板、車(chē)門(mén)內(nèi)板、懸掛臂、橋殼、貨臺(tái)、保險(xiǎn)杠、盤(pán)式車(chē)輪、制動(dòng)器、襯墊鋼板、制動(dòng)蹄、儲(chǔ)氣罐表面熱處理鋼板燃油箱、消聲器、客車(chē)車(chē)身、車(chē)頂、貨車(chē)貨臺(tái)、駕駛室結(jié)構(gòu)鋼材曲輸、連桿、活塞銷(xiāo)、凸輪軸、氣門(mén)挺桿、搖臂、離合器、交速器齒輪及軸、傳動(dòng)軸支架、減速齒輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)、球窩關(guān)節(jié)、轉(zhuǎn)向器齒輪、轉(zhuǎn)向桿系、后橋軸、半軸、螺栓、螺母、螺打、觸承、鏈條三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

1.鋼鐵材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，見(jiàn)表

材料使用實(shí)例鋼機(jī)械制造用碳素鋼管氣門(mén)挺桿、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向管柱、橋殼、車(chē)架、排氣管、減振器、軸套、擋圈、燃油配管、排氣管多層卷焊管制動(dòng)配管、潤(rùn)滑油配管、柴油噴射管、汽油配管不銹鋼車(chē)身嵌飾條、車(chē)輪罩、排氣歧管、預(yù)燃室、排氣凈化裝置、刮水器、彈簧、手動(dòng)桿、手柄耐熱鋼發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)、排氣門(mén)、氣門(mén)鑲座、螺栓、燃燒室三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

1.鋼鐵材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，見(jiàn)表

材料使用實(shí)例鋼滾動(dòng)軸承鋼各種軸承、離合器、柴油噴射泵彈簧鋼工具鋼螺旋彈簧、鋼板彈簧、扭力彈簧、穩(wěn)定桿、驅(qū)動(dòng)軸、半軸、氣門(mén)彈簧、拉力彈簧、壓縮彈簧、扭力彈簧灰鑄鐵氣缸體、氣缸套、氣缸蓋、氣門(mén)鑲座、氣門(mén)導(dǎo)管、飛輪、離合器壓盤(pán)、離合器殼、變速器殼、差速器支架、制動(dòng)鼓、盤(pán)式制動(dòng)器圓盤(pán)、主缸、氣泵、排氣歧管、水泵殼球墨鑄鐵曲輸、氣缸套、活塞環(huán)、飛輪、主減速器殼體、差速器殼、減速器螺旋錐齒輪、橋殼、車(chē)門(mén)鉸鏈、轉(zhuǎn)向器齒輪箱、制動(dòng)盤(pán)、轉(zhuǎn)向臂、搖臂、機(jī)油泵齒輪三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

1.鋼鐵材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，見(jiàn)表

材料使用實(shí)例鋼蠕墨鑄鐵氣缸體、氣缸蓋、排氣管合金鑄鐵汽缸套、凸輪軸、氣門(mén)挺桿、氣門(mén)鑲座、活塞環(huán)、飛輪、歧管、氣門(mén)導(dǎo)管三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

目前金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用占主導(dǎo)地位，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件的材料應(yīng)用情況見(jiàn)表

主要零件材料種類(lèi)及牌號(hào)使用性能要求主要失效方式熱處理及其他方式缸體、缸蓋、飛輪，正時(shí)齒輪灰鑄鐵：HT200剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性產(chǎn)生裂紋、孔壁磨損、翹曲變形不處理或去應(yīng)力退火。也可用ZL104鑄造鋁合金作為缸體、缸蓋，固溶處理后時(shí)效缸套、排氣門(mén)座等合金鑄鐵：B濤鐵、VTi鑄鐵、N鑄鐵耐磨性、耐熱性過(guò)量磨損鑄造狀態(tài)曲軸等球墨鑄鐵：QT600-3剛度、強(qiáng)度、耐磨性過(guò)量磨損、斷裂表面淬火、圓角滾壓、滲氮，也可以用鍛鋼件三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

目前金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用占主導(dǎo)地位，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件的材料應(yīng)用情況見(jiàn)表

主要零件材料種類(lèi)及牌號(hào)使用性能要求主要失效方式熱處理及其他方式活塞銷(xiāo)等滲碳鋼：20、20Cr、20CrMnTi、12Gr2Ni4強(qiáng)度、沖擊韌度、耐磨性磨損、變形、斷裂滲碳、淬火、回火連桿、連桿螺栓，曲軸等調(diào)質(zhì)鋼：45、40Cr、40MnB強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌度過(guò)量變形、斷裂調(diào)質(zhì)、探傷各種軸承、軸瓦軸承鋼：GGr15軸合金：ZCuSN10P1、ZCuPb30耐磨性、疲勞強(qiáng)度磨損、剝落、燒蝕破裂不熱處理（外購(gòu)）三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

目前金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用占主導(dǎo)地位，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件的材料應(yīng)用情況見(jiàn)表

主要零件材料種類(lèi)及牌號(hào)使用性能要求主要失效方式熱處理及其他方式排氣門(mén)高鉻耐熱鋼：40Cr10Si2Mo、45Cr14Ni14W2Mo耐熱性、耐磨性起槽、變寬氧化燒蝕淬火、回火氣門(mén)彈簧彈管鋼：65Mn、50CrVA耐熱性、耐磨性變形、斷裂淬火、中溫回火活塞高硅鋁合金：ZL108、ZL110耐熱性燒蝕、變形斷裂固溶處理及時(shí)效支架、蓋、罩、擋板、油底殼等鋼板：Q235、08、20、Q345剛度、強(qiáng)度變形不熱處理三、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用

有色金屬材料及其合金在汽車(chē)上的應(yīng)用見(jiàn)表

材料使用實(shí)例銅及銅合金噴油嘴紫銅墊圈、散熱器、發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)機(jī)、各種電動(dòng)機(jī)、儀表、點(diǎn)火線(xiàn)圈、繼電器、電線(xiàn)、制動(dòng)管、燃油管、加熱器、冷卻器、止推墊圈、同步器撥叉環(huán)、轉(zhuǎn)向器齒輪、輪胎氣門(mén)、管接頭、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鑰匙鋁及鋁合金汽車(chē)銘牌、車(chē)身嵌飾條、散熱器、電線(xiàn)、汽缸體、汽缸蓋、汽缸蓋罩、活塞、軸承合金、離合器殼、變速器殼、轉(zhuǎn)向器齒輪箱、差速器支座、變扭器、主油缸、制動(dòng)分泵、車(chē)輪鎂及鎂合金油盤(pán)、座椅架、進(jìn)氣歧管、凸輪軸外殼、曲軸箱、變速箱殼體、汽缸蓋、汽缸體、離合器踏板、制動(dòng)踏板、噴油裝置外殼粉末冶金材料軸承、襯套、止推墊圈、油泵齒輪、氣門(mén)鑲座、制動(dòng)器、離合器鋅及鋅合金車(chē)身嵌飾條、銘牌、儀表、車(chē)門(mén)手柄、搖窗器把手鉛及鉛合金蓄電池、車(chē)輪平衡塊、熔斷絲合金鈦及鈦合金連桿、氣門(mén)、彈簧

任務(wù)描述：

金屬材料雖具有力學(xué)性能高、熱穩(wěn)定好、導(dǎo)電與導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著密度大、耐腐蝕性差、電絕緣性差等缺點(diǎn)，因而無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要。非金屬材料有許多金屬材料不具備的特點(diǎn)，因此，已成為現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的材料，在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。那么汽車(chē)上應(yīng)用的非金屬材料有哪些呢？單元3汽車(chē)常用非金屬材料

知識(shí)目標(biāo)：

（1）了解常用非金屬材料的種類(lèi)和特點(diǎn)；

（2）熟悉塑料和橡膠的組成、分類(lèi)、性能特點(diǎn)及在汽車(chē)上的應(yīng)用；

（3）了解陶瓷、玻璃材料的分類(lèi)、性能特點(diǎn)和在汽車(chē)上的應(yīng)用；

（4）了解復(fù)合材料的復(fù)合原理、分類(lèi)性能特點(diǎn)與在汽車(chē)上的應(yīng)用。

技能目標(biāo)：

（1）能識(shí)別非金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用；

（2）能根據(jù)非金屬材料的類(lèi)型特點(diǎn)分析汽車(chē)節(jié)能環(huán)保、輕量化的方向和趨勢(shì)。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）培養(yǎng)實(shí)事求是的態(tài)度、團(tuán)結(jié)合作的精神；

（2）提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。單元3汽車(chē)常用非金屬材料汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著節(jié)能環(huán)保的大方向發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的途徑主要就是新能源的應(yīng)用和減輕車(chē)身重量這兩個(gè)方向。據(jù)粗略研究，轎車(chē)重量每減輕10%，燃油消耗可減少6%，既實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，又減少了排放，最終達(dá)到環(huán)保的目標(biāo)。因此，越來(lái)越多的非金屬材料在汽車(chē)上得到了應(yīng)用，如高分子材料、玻璃、陶瓷材料和復(fù)合材料等，見(jiàn)表1-3-1所示。塑料按照應(yīng)用范圍可分為：通用塑料、工程塑料和特種塑料三種；按照塑料受熱行為可分為：熱塑性塑料、熱固性塑料。其中，工程塑料力學(xué)性能好，耐熱性和耐腐蝕性也比較好，是當(dāng)前大力發(fā)展的塑料品種。汽車(chē)上應(yīng)用工程塑料的地方非常廣泛。塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用名稱(chēng)符號(hào)應(yīng)用聚乙烯PE車(chē)廂內(nèi)飾件、油箱、擋泥板、轉(zhuǎn)向盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、空氣導(dǎo)管等聚氟乙烯PVC轉(zhuǎn)向盤(pán)、坐墊套、車(chē)門(mén)內(nèi)板、儀表板、操縱桿蓋板等，占車(chē)用塑料的20%-30%聚丙烯PP接線(xiàn)板、轉(zhuǎn)向盤(pán)、保險(xiǎn)杠、風(fēng)扇罩、散熱器柵格、燈望、電線(xiàn)覆皮等聚氨酯樹(shù)脂PU儀表板、轉(zhuǎn)向盤(pán)、車(chē)門(mén)扶手、遮陽(yáng)板、密封條、頭枕等ABS樹(shù)脂ABS儀表盤(pán)、控制箱、燈殼、擋泥板、變速桿、散熱器護(hù)柵等有機(jī)玻璃PMMA燈罩、油杯、鏡片、遮陽(yáng)板、標(biāo)牌、油標(biāo)等聚酰胺（尼龍）PA冷卻風(fēng)扇、濾網(wǎng)、把手、鋼板彈簧銷(xiāo)襯套、散熱器副油箱等聚甲醛POM各種閥門(mén)、轉(zhuǎn)向器襯套、萬(wàn)向節(jié)軸承、各種手柄及門(mén)銷(xiāo)等酚醛塑料PF制動(dòng)襯片、離合器摩擦片、分電器蓋等聚碳酸酯PC保險(xiǎn)杠、刻度板、殼體、水泵葉輪等塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用名稱(chēng)符號(hào)應(yīng)用通用橡膠

天然（NR）輪胎、膠帶、膠管等丁苯（SBR）輪胎、通用制品、膠板、膠帶等順?。˙R）電線(xiàn)包皮、減振器、內(nèi)胎、橡膠彈簧等氯?。–R）膠管、膠帶、汽車(chē)門(mén)窗嵌條、密封件等異成（IR）膠管、膠帶等丁基（JIR）內(nèi)胎、防振件、防水胎等特種橡膠

聚氨酯（UR）耐油膠管、墊圈、實(shí)心輪胎、耐磨制品等硅橡膠（Q）耐高、低溫件及絕緣件等氟橡膠（FPM）耐腐蝕件、高真空件、高密封件等丙烯酸酯（ACM）油封、橡膠碗、火花塞護(hù)套等橡膠在汽車(chē)上的應(yīng)用

2.玻璃

玻璃是一種透明的半固態(tài)、半液態(tài)物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中黏度逐漸增大并硬化成不結(jié)晶的硅酸鹽類(lèi)非金屬材料。

汽車(chē)玻璃是汽車(chē)車(chē)身中必不可少的附件，主要起到隔聲、保溫和防護(hù)的作用。汽車(chē)玻璃按所在的位置可分為前風(fēng)窗玻璃、側(cè)窗玻璃、后風(fēng)窗玻璃和天窗玻璃等，如圖1-3-3所示。汽車(chē)玻璃主要分為鋼化玻璃、區(qū)域鋼化玻璃和夾層玻璃等。

3.陶瓷材料

陶瓷是以天然或人工合成的各種化合物為基本原料，通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行處理、成形、干燥、高溫?zé)Y(jié)而成的一種無(wú)機(jī)非金屬固體材料，是現(xiàn)代工業(yè)中很有發(fā)展前途的一類(lèi)材料。

4.復(fù)合材料

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料，通過(guò)不同的工藝方法經(jīng)人工合成的材料。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，而且還可獲得單一材料不具備的優(yōu)越的綜合性能。

目前，玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料和碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料在汽車(chē)上已有很多應(yīng)用。例如采用玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料來(lái)制造轎車(chē)車(chē)身覆蓋件、客車(chē)前后圍覆蓋件和貨車(chē)駕駛室等零部件，碳纖維材料制作后視鏡殼、內(nèi)飾門(mén)板、門(mén)把手、變速桿、賽車(chē)座椅、空氣套件等，如圖1-3-7所示為汽車(chē)安全帶上的碳纖維卡扣和碳纖維變速桿頭。謝謝觀(guān)看汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)01汽車(chē)常用材料02汽車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)03汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)04汽車(chē)常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目錄05識(shí)汽車(chē)支撐類(lèi)零件06汽車(chē)聯(lián)接類(lèi)零件2汽車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

任務(wù)描述：

由各種零部件組成的汽車(chē)在工作時(shí)，都將受到復(fù)雜的外力作用。因此，對(duì)于汽車(chē)機(jī)械的研究、制造、使用和維護(hù)都與力學(xué)密切相關(guān)。靜力學(xué)分析是研究構(gòu)件在力系作用下處于平衡的規(guī)律，為汽車(chē)機(jī)械受力分析提供基礎(chǔ)。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，了解汽車(chē)構(gòu)件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，為繼續(xù)學(xué)習(xí)汽車(chē)承載能力分析、汽車(chē)構(gòu)件失效分析等知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。單元1靜力學(xué)分析

知識(shí)目標(biāo)：

（1）理解力的基本概念和基本公理；

（2）掌握部件的典型約束及受力分析；

（3）掌握平面力系的簡(jiǎn)化與平衡。

技能目標(biāo)：

（1）能根據(jù)部件進(jìn)行受力分析及受力圖的繪制；

（2）能熟練應(yīng)用平面力系的平衡方程求解平面力系的平衡問(wèn)題。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、維修中對(duì)構(gòu)件的力學(xué)性能進(jìn)行分析，確保構(gòu)件的安全、可靠的重要性，樹(shù)立責(zé)任意識(shí)；

（2）培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的工作作風(fēng)，促使學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。單元1靜力學(xué)分析

【知識(shí)準(zhǔn)備】

1.力的概念

人們對(duì)于力的認(rèn)識(shí)，最初是與推、拉、舉、擲時(shí)肌肉的緊張與疲勞的主觀(guān)感覺(jué)相聯(lián)系的。后來(lái)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)和生活中，通過(guò)反復(fù)觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)和分析，人們通過(guò)科學(xué)的抽象，得出了力的定義：力是物體間相互的機(jī)械作用。

力對(duì)物體的效應(yīng)取決于力的大小、方向和作用點(diǎn)，稱(chēng)為力的三要素?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、靜力學(xué)基本公理

靜力學(xué)基本公理是人類(lèi)在長(zhǎng)期生活和生產(chǎn)實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，又經(jīng)過(guò)實(shí)踐的反復(fù)檢驗(yàn)，它的正確性已被大量的實(shí)踐所證明，是靜力學(xué)全部理論的基礎(chǔ)。

1.二力平衡公理

作用在同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線(xiàn)上。

2.加減平衡力系公理

在作用于剛體上的任一力系中，加上或去掉任何平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效果。

3.作用力與反作用力公理

4.力的平行四邊形公理

【知識(shí)準(zhǔn)備】

三、構(gòu)件的受力分析與受力圖

1.約束與約束反力

汽車(chē)由許多零部件組成，這些零部件相互聯(lián)系又相互制約，如果從中選取一個(gè)物體作為研究對(duì)象，則它的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到與它連接或接觸的周?chē)渌矬w的限制，也就是說(shuō)，它是一個(gè)運(yùn)動(dòng)受到限制或約束的物體，稱(chēng)為被約束體。

常見(jiàn)的約束類(lèi)型有以下幾種。

（1）柔性約束

（2）光滑接觸面約束

（3）光滑圓柱鉸鏈約束【例2-1】圖2-1-11所示為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞連桿機(jī)構(gòu)，各構(gòu)件質(zhì)量忽略不計(jì)，試畫(huà)出圖示位置時(shí)的活塞的受力圖?！局R(shí)準(zhǔn)備】

四、平面力系的簡(jiǎn)化與平衡

如各力的作用線(xiàn)均在同一平面上或近似地分布在同一平面內(nèi)的力系叫平面力系。根據(jù)力系中各力作用線(xiàn)分布的特點(diǎn)不同，平面力系可分為平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力系三種。

1.平面匯交力系

在平面力系中，各力的作用線(xiàn)均匯交于一點(diǎn)的力系，稱(chēng)為平面匯交力系。分析和研究平面匯交力系的合成與平衡問(wèn)題，一般有如下兩種方法。

（1）幾何法【知識(shí)準(zhǔn)備】

（2）解析法

解析法是通過(guò)力矢在坐標(biāo)軸上的投影來(lái)研究力系的合成及其平衡條件。2.平面力偶系（1）平面力偶的概念僅由作用在物體上同一平面內(nèi)的若干力偶組成的平面力系稱(chēng)平面力偶系。在日常生活或生產(chǎn)實(shí)踐中，常見(jiàn)到物體受一對(duì)大小相等、方向相反，作用線(xiàn)相互平行的力的作用，而使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的事例。如圖所示司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)、鉗工對(duì)絲錐的操作等。3.平面任意力系若平面力系中各力的作用線(xiàn)既不一定完全平行，又不一定完全匯交于一點(diǎn)，則這類(lèi)力系稱(chēng)為平面任意力系，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿的受力。

任務(wù)描述：

汽車(chē)上使用的各種組成結(jié)構(gòu)，如活塞連桿組、曲軸飛輪組等，都是由各種構(gòu)件組成的。在靜力分析中，根據(jù)力的平衡關(guān)系來(lái)解決構(gòu)件上外力的計(jì)算問(wèn)題。但是，在外力作用下，如何保證構(gòu)件正常地工作而不致在使用壽命期限內(nèi)失效，則是構(gòu)件承載能力分析所要研究的問(wèn)題。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握汽車(chē)構(gòu)件在外力作用下進(jìn)行承載能力計(jì)算的基本知識(shí)和方法。單元2承載能力分析

知識(shí)目標(biāo)：

（1）了解汽車(chē)上常用黑色金屬材料的類(lèi)型及特點(diǎn)；

（2）熟悉常用汽車(chē)用鋼的種類(lèi)、牌號(hào)、性能和應(yīng)用；

（3）了解汽車(chē)上常用有色金屬材料的類(lèi)型及特點(diǎn)。

技能目標(biāo)：

（1）能識(shí)別典型金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用；

（2）能根據(jù)金屬材料的類(lèi)型特點(diǎn)分析汽車(chē)輕量化的方向和趨勢(shì)。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解汽車(chē)輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）了解有色金屬的稀有，堅(jiān)持合理使用、注意節(jié)約資源。單元2承載能力分析【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、截面法求內(nèi)力

1.軸向拉伸與壓縮時(shí)的內(nèi)力

當(dāng)桿件所受外力的作用線(xiàn)與桿件軸線(xiàn)重合時(shí)，桿件將沿軸線(xiàn)產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短變形，這稱(chēng)為軸向拉伸或壓縮。在工程實(shí)際中，很多桿件受軸向力作用后產(chǎn)生軸向拉伸或壓縮變形。如內(nèi)燃機(jī)中的連桿、機(jī)械維修時(shí)使用的千斤頂，螺紋連接時(shí)使用的緊固螺栓等?！局R(shí)準(zhǔn)備】

一、桿件的基本變形和內(nèi)力

1.桿件的基本變形

各種機(jī)械、設(shè)備和結(jié)構(gòu)物在使用時(shí)，組成它們的每個(gè)構(gòu)件，都要受到從相鄰構(gòu)件或從其他構(gòu)件傳遞來(lái)的外力（即載荷）的作用。在外力作用下，構(gòu)件具有反抗外力的能力，但在載荷過(guò)大時(shí)，構(gòu)件就會(huì)斷裂。而且，在外力作用下，固體的尺寸和形狀會(huì)發(fā)生改變，稱(chēng)為變形。變形分為彈性變形和塑性變形。彈性變形是指載荷撤除后變形完全消失；載荷去除后不能恢復(fù)原狀的變形稱(chēng)為塑性變形。

在機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的基本形狀有三種：桿件、板件、塊件，但桿件是最常見(jiàn)、最基本的一種構(gòu)件。桿件，長(zhǎng)度尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向尺寸的構(gòu)件，例如絲桿、軸和連桿等均可簡(jiǎn)化為桿件。以桿件為例，其在外力作用下發(fā)生的基本變形主要有拉伸與壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種?！局R(shí)準(zhǔn)備】

一、桿件的基本變形和內(nèi)力

（1）軸向拉伸和壓縮

若直桿受到沿軸線(xiàn)方向作用的一對(duì)大小相等、方向相反的外力作用，則直桿的主要變形是軸向拉伸或軸向壓縮，如圖2-2-1（a）所示。桿件就會(huì)發(fā)生沿軸線(xiàn)方向的伸長(zhǎng)或縮短。如千斤頂?shù)穆輻U，連桿機(jī)構(gòu)中的連桿等。

（2）剪切

若直桿受到一對(duì)大小相等、方向相反且相距很近的橫向外力作用，則直桿的主要變形是兩外力之間的橫截面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，如圖2-2-1（b）所示。如螺栓、鉚釘?shù)取?/p>

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、桿件的基本變形和內(nèi)力

（3）扭轉(zhuǎn)

若直桿受到垂直軸線(xiàn)方向的一對(duì)大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶作用，則直桿的相鄰橫截面將繞軸線(xiàn)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿件表面縱向線(xiàn)將成螺旋線(xiàn)，而軸線(xiàn)仍為直線(xiàn)，如圖2-2-1（c）所示。如傳動(dòng)軸、扭桿、駕駛盤(pán)軸、鉆頭等。

（4）彎曲

若直桿受到垂直于桿件軸線(xiàn)的橫向力或力偶作用，則直桿的軸線(xiàn)由直線(xiàn)彎成曲線(xiàn)，如圖2-2-1（d）所示。桿在自重的作用下就會(huì)發(fā)生彎曲變形。在機(jī)械和建筑物中用得最多，一般稱(chēng)為梁。【知識(shí)準(zhǔn)備】

2.內(nèi)力

研究構(gòu)件承載能力時(shí)，把作用在整構(gòu)件上的載荷和約束反力統(tǒng)稱(chēng)為外力。物體的一部分與另一部分之間存在相互的作用力，它維持構(gòu)件各部分之間的聯(lián)系及桿件的形狀。構(gòu)件在外力作用下將產(chǎn)生變形，其各部分之間的相對(duì)位置將發(fā)生變化，從而相應(yīng)地引起相互作用力的改變。這種由外力引起的構(gòu)件內(nèi)部的相互作用力，稱(chēng)為內(nèi)力。內(nèi)力在截面上的分布是連續(xù)的，通常所說(shuō)的內(nèi)力是指該力系的合力或合力偶。

內(nèi)力隨著外力的加大而相應(yīng)地增加，但是它的增加對(duì)于各種材料來(lái)說(shuō)各有著一定的限度，超過(guò)了這個(gè)限度物體即將破壞，所以，內(nèi)力與構(gòu)件的強(qiáng)度等密切相關(guān)，內(nèi)力分析是解決構(gòu)件強(qiáng)度等的基礎(chǔ)。【知識(shí)準(zhǔn)備】

3.截面法

由于內(nèi)力是物體內(nèi)相鄰部分之間的相互作用力，截面法是顯示和計(jì)算內(nèi)力的基本方法。設(shè)一桿件在兩端受到拉力的作用，如圖2-2-2（a）所示。桿件整體是平衡的，它的任一分段也應(yīng)該是平衡的。用一個(gè)假想的橫截面1-1把桿件截成兩部分。先取左部分為研究對(duì)象，并將右段桿對(duì)左段桿的作用以?xún)?nèi)力代替，如圖2-2-2（b）所示。【知識(shí)準(zhǔn)備】

這種假想地用一截面將桿件截開(kāi)，從而顯示和確定內(nèi)力的方法，稱(chēng)為截面法。截面法是求截面上內(nèi)力的一般方法。它的過(guò)程可歸納為以下三個(gè)步驟：

（1）在需要求內(nèi)力的截面處，假想用一垂直于軸線(xiàn)的截面把構(gòu)件分成兩個(gè)部分，保留其中任一部分作為研究對(duì)象；

（2）將棄去的另一部分對(duì)保留部分的作用力用截面上的內(nèi)力代替；

（3）對(duì)保留部分（分離體）建立平衡方程式，由已知外力求出截面上內(nèi)力的大小和方向。這三個(gè)步驟可以簡(jiǎn)單歸納為“截”、“取”、“畫(huà)”、“求”四個(gè)要點(diǎn)。

為了研究方便，故給軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定如下：當(dāng)軸力的方向與截面的外法線(xiàn)方向一致時(shí)，桿件受拉，規(guī)定軸力為正，稱(chēng)為拉力；反之，桿件受壓，軸力為負(fù)，稱(chēng)為壓力。【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、截面法求內(nèi)力

如圖2-2-4所示為緊固曲軸用螺栓，螺栓受到拉伸，發(fā)生軸向拉伸變形?？梢钥闯?，這類(lèi)桿件的受力特點(diǎn)是：作用于桿端的兩力大小相等、方向相反，且作用線(xiàn)與桿的軸線(xiàn)重合；其變形特點(diǎn)是桿沿軸線(xiàn)方向伸長(zhǎng)或縮短。3.梁彎曲時(shí)的內(nèi)力

（1）平面彎曲的概念

工程結(jié)構(gòu)及機(jī)械中所使用的梁，除了要求具有足夠的強(qiáng)度外，還要求具有一定的剛度，即彎曲時(shí)的變形不能超過(guò)許可范圍，否則梁的正常工作將受到影響。3.梁彎曲時(shí)的內(nèi)力

（2）梁的基本分類(lèi)

工程中，梁的結(jié)構(gòu)形式很多，但按其支座情況可分為以下三種形式。三、桿件的應(yīng)力及強(qiáng)度計(jì)算

強(qiáng)度計(jì)算的主要內(nèi)容包括構(gòu)件的強(qiáng)度校核、截面設(shè)計(jì)和許用載荷計(jì)算。

2.剪切與擠壓強(qiáng)度計(jì)算

（1）剪切強(qiáng)度

汽車(chē)上常用作連接構(gòu)件的螺栓、銷(xiāo)、鉚釘和鍵等連接件工作時(shí)，兩側(cè)面會(huì)有大小相等、方向相反、作用線(xiàn)平行且相距很近的一對(duì)外力作用。3.圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算3.圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算3.圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算4.梁彎曲強(qiáng)度計(jì)算4.梁彎曲強(qiáng)度計(jì)算4.梁彎曲強(qiáng)度計(jì)算4.梁彎曲強(qiáng)度計(jì)算4.梁彎曲強(qiáng)度計(jì)算謝謝觀(guān)看汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)01汽車(chē)常用材料02汽車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)03汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)04汽車(chē)常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目錄05識(shí)汽車(chē)支撐類(lèi)零件06汽車(chē)聯(lián)接類(lèi)零件3汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)

任務(wù)描述：

汽車(chē)是由各種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定形式運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的配氣機(jī)構(gòu)、汽車(chē)雨刮器、汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、汽車(chē)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)、汽車(chē)門(mén)窗升降機(jī)構(gòu)等，因此了解并研究各機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。單元1常用機(jī)構(gòu)基本概念

知識(shí)目標(biāo)：

（1）理解機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件的概念,并能結(jié)合汽車(chē)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷；

（2）理解運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念。

技能目標(biāo)：

（1）能繪制汽車(chē)常用平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；

（2）能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解明確常用機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）明確汽車(chē)上常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，深刻意識(shí)到行業(yè)前輩們精益求精的工匠精神。單元1常用機(jī)構(gòu)基本概念

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、機(jī)器與機(jī)構(gòu)的特征

機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng)。

人類(lèi)在長(zhǎng)期的生活和生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)造和發(fā)展了機(jī)器。我們?nèi)粘Ｉ钪幸?jiàn)到的汽車(chē)、飛機(jī)、火車(chē)、輪船等都是機(jī)器。機(jī)器的種類(lèi)很多，其結(jié)構(gòu)、功能各異，但從機(jī)器的組成原理、運(yùn)動(dòng)的確定性及其與功能關(guān)系來(lái)看，各種機(jī)器之間卻存在一些共同的特征。

從制造角度來(lái)分析機(jī)器，可以把機(jī)器看成由若干零件組成的。零件是指組成機(jī)器當(dāng)中不能再拆分的最小制造單元?！局R(shí)準(zhǔn)備】

內(nèi)燃機(jī)的組成如圖3-1-4（a）所示。它的功用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能。其中當(dāng)燃?xì)馔苿?dòng)活塞往復(fù)移動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-1-4（b）帶動(dòng)曲軸作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換為曲軸的機(jī)械能。另外，通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-1-4（c）控制圖3-1-3-3專(zhuān)用零件

適時(shí)打開(kāi)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，保證燃?xì)舛〞r(shí)進(jìn)出汽缸；齒輪機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-1-4（d）保證進(jìn)、排氣門(mén)和活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作。由此可見(jiàn)，機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成單位，從運(yùn)動(dòng)觀(guān)點(diǎn)上看兩者并無(wú)區(qū)別?！局R(shí)準(zhǔn)備】

從上述例子可以看出，機(jī)器具有以下三個(gè)特征：

（1）機(jī)器一般是由多個(gè)構(gòu)件組成的，是人為組合的；

（2）各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)；

（3）機(jī)器實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換并完成有用功。

所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為平面機(jī)構(gòu)，否則稱(chēng)為空間機(jī)構(gòu)。工程中常用的是平面機(jī)構(gòu)，因此本章只討論平面機(jī)構(gòu)?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)

機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞或運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換的多構(gòu)件組合，那么由構(gòu)件組成機(jī)構(gòu)時(shí)各構(gòu)件就不應(yīng)該再有各自獨(dú)立的自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然也不能連成剛體。為此必須以適當(dāng)?shù)姆绞较嗷ミB接，既對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)加以限制，又使彼此連接的兩構(gòu)件之間仍能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種兩個(gè)構(gòu)件間的可動(dòng)連接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)和力的傳遞，都是通過(guò)運(yùn)動(dòng)副來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

兩構(gòu)件通過(guò)面與面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為低副，低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副：兩構(gòu)件只能在平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的稱(chēng)為轉(zhuǎn)動(dòng)副見(jiàn)圖3-1-5（a）；兩構(gòu)件只能在平面內(nèi)作相對(duì)移動(dòng)的稱(chēng)為移動(dòng)副見(jiàn)圖3-1-5（b）?！局R(shí)準(zhǔn)備】

三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

由于機(jī)構(gòu)的特性只與構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目以及它們之間相對(duì)位置的尺寸有關(guān)，而與構(gòu)件的形狀、截面尺寸及運(yùn)動(dòng)副具體結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。所以，為了便于對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，通常不考慮構(gòu)件的外形、截面尺寸和運(yùn)動(dòng)副的實(shí)際構(gòu)造，而是按照一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，用規(guī)定的符號(hào)和簡(jiǎn)單線(xiàn)條來(lái)表示運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件，繪制出各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。【知識(shí)準(zhǔn)備】

四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

1.自由度和約束

自由度是衡量構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的物理量。每個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，在自由狀態(tài)時(shí)都具有3個(gè)自由度。它們之間每組成一個(gè)低副時(shí)，就引入了2個(gè)約束條件，失去了2個(gè)自由度；每組成一個(gè)高副時(shí)，就引入了1個(gè)約束條件，失去了1個(gè)自由度?！局R(shí)準(zhǔn)備】

四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

2.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

（1）機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量，它取決于組成機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。

假設(shè)某平面機(jī)構(gòu)由n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件、PL個(gè)低副和PH個(gè)高副所組成。由于一個(gè)不受約束構(gòu)件的平面運(yùn)動(dòng)有3個(gè)自由度，而一個(gè)低副有兩個(gè)約束條件，一個(gè)高副有一個(gè)約束條件，因此，平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式為

F=3n-2PL-PH【知識(shí)準(zhǔn)備】

四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

2.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

（1）機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量，它取決于組成機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。

假設(shè)某平面機(jī)構(gòu)由n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件、PL個(gè)低副和PH個(gè)高副所組成。由于一個(gè)不受約束構(gòu)件的平面運(yùn)動(dòng)有3個(gè)自由度，而一個(gè)低副有兩個(gè)約束條件，一個(gè)高副有一個(gè)約束條件，因此，平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式為

F=3n-2PL-PH

【例3-2】計(jì)算如圖3-1-7所示內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度。

解：圖中曲軸6與齒輪4、齒輪5與凸輪3皆固連一起，故可分別視為一個(gè)構(gòu)件，

故可得：n=5，PL=6(其中有2個(gè)移動(dòng)副、4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副)，PH=2

因此，該機(jī)構(gòu)自由度為F=3×5-2×6-2=1

（2）計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

利用式（3-1）計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，還必須注意以下幾種特殊情況。

1）復(fù)合鉸鏈由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件在一處組成的軸線(xiàn)重合的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副稱(chēng)為復(fù)合鉸鏈。由k個(gè)構(gòu)件構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（k-1）個(gè)。圖3-1-8中，有三個(gè)構(gòu)件在A(yíng)處匯交組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，它是由構(gòu)件1分別與構(gòu)件2和構(gòu)件3組成的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

任務(wù)描述：

生活中我們經(jīng)?？梢钥吹剑?chē)車(chē)窗玻璃的雨刮器開(kāi)啟后，能夠左右擺動(dòng)刮走玻璃上的雨水；載重汽車(chē)的車(chē)廂能自動(dòng)升起完成卸貨；公交車(chē)門(mén)在開(kāi)啟按鈕后能自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，這些機(jī)構(gòu)裝置采用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，平面四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式，它可以不斷地傳遞運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式，保證了汽車(chē)各系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此了解并研究平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。單元2平面連桿機(jī)構(gòu)

知識(shí)目標(biāo)：

（1）掌握平面四桿機(jī)構(gòu)基本特征；

（2）掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn)。

技能目標(biāo)：

（1）能繪制汽車(chē)常用平面四桿機(jī)構(gòu)；

（2）能分析平面四桿機(jī)構(gòu)工作過(guò)程。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）明確平面四桿機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）明確汽車(chē)上平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，深刻意識(shí)到行業(yè)前輩們精益求精的工匠精神。單元2平面連桿機(jī)構(gòu)【知識(shí)準(zhǔn)備】

四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)的一種形式。平面連桿機(jī)構(gòu)又稱(chēng)平面低副機(jī)構(gòu)，是由若干個(gè)在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)行的剛性構(gòu)件通過(guò)平面低副連接而成。平面連桿機(jī)構(gòu)常以桿數(shù)來(lái)命名，如四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)等。最常見(jiàn)的是四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是回轉(zhuǎn)副時(shí)，稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)中最基本形式。

平面四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其是否含有移動(dòng)副，可分為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和滑塊四桿機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。

一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)為機(jī)架，如圖3-2-1中的AD；與機(jī)架相連的兩個(gè)構(gòu)件和稱(chēng)為連架桿；其中不能繞機(jī)架作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱(chēng)為搖桿，能繞機(jī)架作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱(chēng)為曲柄；不與機(jī)架相連的構(gòu)件稱(chēng)為連桿。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)判別

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型與機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄有關(guān)?？梢哉撟C，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件是：

（1）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；

（2）連架桿與機(jī)架必有一個(gè)是最短桿。

由此可得如下結(jié)論：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則

（1）取與最短桿相鄰的桿做機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖3-2-13（a）；

（2）取最短桿為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-2-13（b）；

（3）取與最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-2-13（c）。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3-2-13（d）。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)判別

二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)

在實(shí)際機(jī)械中，平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型是多種多樣的，但是絕大多數(shù)是在鉸接四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展和演變而來(lái)的。通過(guò)用移動(dòng)副取代轉(zhuǎn)動(dòng)副、改變構(gòu)件的長(zhǎng)度、選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副等途徑，可以得到鉸接四桿機(jī)構(gòu)的其他的演化形式。

1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)

用曲柄和滑塊來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖3-2-14所示，機(jī)構(gòu)中與機(jī)架4構(gòu)成移動(dòng)副的構(gòu)件3稱(chēng)為滑塊，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和C連接曲柄1和滑塊的構(gòu)件2為連桿。

二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)

2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

如圖3-2-17所示，導(dǎo)桿均能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。如圖3-2-18所示，導(dǎo)桿4只能在某一角度內(nèi)擺動(dòng)，稱(chēng)為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有很好的傳力性能，常用于插床、牛頭刨床和送料裝置等機(jī)器中。

二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)

3.曲柄搖塊機(jī)構(gòu)

若將圖3-2-15所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的構(gòu)件作為機(jī)架，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就演化為如圖3-2-19所示的搖塊機(jī)構(gòu)。構(gòu)件l作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊3只能繞機(jī)架往復(fù)擺動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)常用于擺缸式原動(dòng)機(jī)和氣、液壓驅(qū)動(dòng)裝置中，如圖3-2-20所示的自動(dòng)貨車(chē)翻斗機(jī)構(gòu)。3.梁彎曲時(shí)的內(nèi)力

（2）梁的基本分類(lèi)

工程中，梁的結(jié)構(gòu)形式很多，但按其支座情況可分為以下三種形式。4.定塊機(jī)構(gòu)

若將圖3-2-15所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊作為機(jī)架，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就演化為如圖3-2-21所示的定塊機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)常用于抽油泵和手搖抽水唧筒圖3-2-22所示。

三、四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性

平面機(jī)構(gòu)的某些工作特性，不僅影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和傳力情況，而且還是一些機(jī)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。

1.急回特性

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件曲柄做勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿做變速的往復(fù)擺動(dòng)。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，一般只用一個(gè)行程完成工作，稱(chēng)為工作行程；另外一個(gè)行程不承受工作載荷，稱(chēng)為空回行程。

三、四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性

2.壓力角與傳動(dòng)角

平面連桿機(jī)構(gòu)不僅應(yīng)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還應(yīng)具有運(yùn)轉(zhuǎn)輕便、效率高等良好的傳力性能。

三、四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性

3.死點(diǎn)位置

如圖3-2-25所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿CD為原動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件，則當(dāng)搖桿CD處于兩極限位置時(shí)，從動(dòng)曲柄AB與連桿BC共線(xiàn)，主動(dòng)搖桿CD通過(guò)連桿BC傳給從動(dòng)曲柄AB的作用力通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A。此時(shí)，曲柄的壓力角α=90°（曲軸通過(guò)連桿作用于搖桿上C點(diǎn)的力F沿BC方向，它與受力點(diǎn)C的絕對(duì)速度vC之間所夾的銳角稱(chēng)為壓力角，傳動(dòng)角γ=0°（壓力角的余角），連桿作用于曲柄上的力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，無(wú)法推動(dòng)曲柄傳動(dòng)，所以曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)所處的這個(gè)位置，稱(chēng)為死點(diǎn)位置。

三、四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性

3.死點(diǎn)位置

當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，從動(dòng)件將出現(xiàn)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。為使機(jī)構(gòu)能通過(guò)死點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，需對(duì)從動(dòng)曲軸施加外力或采用安裝飛輪以增大從動(dòng)件的慣性力，使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿組中在曲軸上安裝飛輪，以保證機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。

機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，從動(dòng)件會(huì)出現(xiàn)卡死或正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不確定的現(xiàn)象。如縫紉機(jī)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)踏不動(dòng)或倒車(chē)現(xiàn)象，就是踏板機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置而引起的。

對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置是不利的，為了使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置，可利用慣性作用或?qū)膭?dòng)曲柄施加外力，使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)死點(diǎn)位置。例如家用縫紉機(jī)的大帶輪就起到飛輪的作用。

工程上，也常利用死點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。如飛機(jī)機(jī)起落架機(jī)構(gòu)，當(dāng)飛機(jī)著陸時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從而可承受較大的沖擊。

任務(wù)描述：

發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要機(jī)構(gòu)，工作時(shí)要求在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，氣門(mén)迅速打開(kāi)，隨即迅速關(guān)閉，然后保持不動(dòng)。這種要求用平面機(jī)構(gòu)是不能實(shí)現(xiàn)的，凸輪是完成這一功能的重要零件。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，掌握凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)和特點(diǎn)，了解凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行規(guī)律，能合理設(shè)計(jì)凸輪輪廓。單元3凸輪機(jī)構(gòu)

知識(shí)目標(biāo)：

（1）掌握凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；

（2）掌握凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。

技能目標(biāo)：

（1）能分析凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

（2）能理解凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解明確凸輪機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）明確汽車(chē)上凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，深刻意識(shí)到行業(yè)前輩們精益求精的工匠精神。單元3凸輪機(jī)構(gòu)

【知識(shí)準(zhǔn)備】

凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械工業(yè)中是一種常用機(jī)構(gòu)，例如，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)是通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)控制氣門(mén)的開(kāi)閉；柴油機(jī)的噴油泵供油、汽油泵的供油、分電器的配電等都要通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)控制；尤其在自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)中用得更為廣泛。

一、凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動(dòng)件（也稱(chēng)推桿）和機(jī)架組成，它是一種高副機(jī)構(gòu)。一般情況下，凸輪為主動(dòng)件，且作連續(xù)的等速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件則按照預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。

如圖3-3-1所示為盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。

如圖3-3-2所示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后按照這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓線(xiàn)。下面以尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪輪廓線(xiàn)之間的相互關(guān)系。如圖3-3-11所示，以凸輪輪廓的最小向徑ro為半徑所繪的圓稱(chēng)為基圓。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

從動(dòng)件的位移線(xiàn)圖取決于凸輪輪廓曲線(xiàn)的形狀。也就是說(shuō)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪的輪廓曲線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線(xiàn)。

下面介紹幾種常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

如圖3-3-12所示，從動(dòng)件推程作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移線(xiàn)圖為一斜直線(xiàn)，速度線(xiàn)圖為一水平直線(xiàn)。運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)，從動(dòng)件速度由零突變?yōu)関o，理論上該處加速度a趨近+；同理，運(yùn)動(dòng)終止時(shí)，速度由vo突變?yōu)榱?，a趨近(材料有彈性變形，實(shí)際上不可能達(dá)到無(wú)窮大)。由此產(chǎn)生的巨大慣性力導(dǎo)致強(qiáng)烈沖擊。這種強(qiáng)烈沖擊稱(chēng)為剛性沖擊，會(huì)造成嚴(yán)重危害。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律不宜單獨(dú)使用，運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止段必須加以修正。

2.等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件在一個(gè)升程h中，前半段做等加速運(yùn)動(dòng)，后半段做等減速運(yùn)動(dòng)，其加速度的絕對(duì)值相等且為一常數(shù)。特點(diǎn)：加速度曲線(xiàn)有突變，加速度的變化率在這些位置為無(wú)窮大——柔性沖擊。適應(yīng)于中速輕載場(chǎng)合。如圖3-3-13所示

3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律)

點(diǎn)在圓周上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移線(xiàn)圖的做法如圖3-3-14所示。把從動(dòng)件的行程h作為直徑畫(huà)半圓，將此半圓分為若干個(gè)等份(圖中為6等分)。再把凸輪推程運(yùn)動(dòng)角φ也分成相同的等份1，2，3，4，5，6，并作垂直直線(xiàn)，然后將圓周上的等分點(diǎn)投影到相應(yīng)的垂直線(xiàn)上。用光滑曲線(xiàn)連接這些點(diǎn)，便得到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移線(xiàn)圖。

由圖3-3-14中的加速度線(xiàn)圖可見(jiàn)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和運(yùn)動(dòng)終止時(shí)，加速度數(shù)值有突變，導(dǎo)致慣性力突然變化而產(chǎn)生沖擊。但是此處加速度的變化量和沖擊都是有限的。這種加速度有限的沖擊稱(chēng)為柔性沖擊，在高速狀態(tài)下也會(huì)產(chǎn)生不良的影響。因此，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律只宜用于中、低速凸輪機(jī)構(gòu)。只有當(dāng)從動(dòng)件進(jìn)行無(wú)停留的升—降—升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才可以獲得連續(xù)的加速度曲線(xiàn)，如圖3-3-14中的虛線(xiàn)所示，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用于高速傳動(dòng)。

任務(wù)描述：

汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部裝有棘輪和棘爪的棘輪機(jī)構(gòu)，俗稱(chēng)手剎系統(tǒng)。手剎手柄也有一個(gè)拉動(dòng)的行程。通常規(guī)定，當(dāng)手柄提拉到整個(gè)行程的70％時(shí)，手剎系統(tǒng)就應(yīng)該處于正常的剎車(chē)位置了，這個(gè)工作位置可以通過(guò)數(shù)棘輪的響聲來(lái)確定。棘輪機(jī)構(gòu)保證了汽車(chē)駐車(chē)系統(tǒng)的的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此了解并研究棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于汽車(chē)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。單元4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

知識(shí)目標(biāo)：

（1）掌握凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；

（2）掌握凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。

技能目標(biāo)：

（1）能分析凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

（2）能理解凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解明確凸輪機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用，樹(shù)立科技創(chuàng)新的意識(shí)；

（2）明確汽車(chē)上凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，深刻意識(shí)到行業(yè)前輩們精益求精的工匠精神。單元4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、棘輪機(jī)構(gòu)

1.棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類(lèi)型

如圖3-4-1（a）所示為外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，主要由棘輪、驅(qū)動(dòng)棘爪、制動(dòng)爪及機(jī)架組成。擺桿空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，在曲柄的驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)擺動(dòng)。彈簧用來(lái)使制動(dòng)爪和棘輪保持接觸。當(dāng)擺桿作逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，此時(shí)，制動(dòng)爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)擺桿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)爪阻止棘輪向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)棘爪在棘輪齒背上滑動(dòng)，這時(shí)棘輪便靜止不動(dòng)。這樣，當(dāng)擺桿作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪便作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。如圖3-4-1（b）所示為內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。（b）

內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、棘輪機(jī)構(gòu)

2.棘輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用

棘輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)角大小調(diào)節(jié)方便，缺點(diǎn)是傳動(dòng)力不大，且傳動(dòng)平穩(wěn)性差，只適用于轉(zhuǎn)速不高的場(chǎng)合，如各種機(jī)床中的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)的另一個(gè)典型應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)。圖3-4-5所示為自行車(chē)后軸的內(nèi)齒式雙棘爪結(jié)構(gòu)，其中棘輪與鏈輪固連，棘爪與車(chē)輪固連。腳踏的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈條傳遞給后軸鏈輪，鏈輪帶動(dòng)棘輪同步旋轉(zhuǎn)，棘輪通過(guò)棘爪驅(qū)動(dòng)后輪，從而使自行車(chē)前進(jìn)。如果保持腳踏不動(dòng)，后車(chē)輪便會(huì)超越鏈輪而轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)棘爪在棘齒背上滑過(guò)，發(fā)出“嗒嗒”聲，驅(qū)動(dòng)力無(wú)法由車(chē)輪傳遞到腳踏。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)也是一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它由槽輪3、撥盤(pán)1和機(jī)架組成，如圖3-4-6所示。具有圓銷(xiāo)2的撥盤(pán)1是主動(dòng)件，具有徑向槽的槽輪3是從動(dòng)件。當(dāng)撥盤(pán)1作連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，圓銷(xiāo)2進(jìn)入從動(dòng)槽輪3的徑向槽時(shí)，即撥動(dòng)槽輪3轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)圓銷(xiāo)2由徑向槽滑出時(shí)，槽輪3即停止運(yùn)動(dòng)。為了使槽輪3具有精確的間歇運(yùn)動(dòng)，當(dāng)圓銷(xiāo)2脫離徑向槽時(shí)，撥盤(pán)1上的鎖止弧應(yīng)恰好卡在槽輪3的凹圓弧上，迫使槽輪3停止運(yùn)動(dòng)，直到圓銷(xiāo)2再次進(jìn)入下一個(gè)徑向槽時(shí)，鎖止弧脫開(kāi)，槽輪才能繼續(xù)回轉(zhuǎn)。

對(duì)于外嚙合的槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪轉(zhuǎn)向與撥盤(pán)的轉(zhuǎn)向相反。由圖3-4-7可見(jiàn)，內(nèi)嚙合的槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪與撥盤(pán)的轉(zhuǎn)向相同。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)是在普通漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的基礎(chǔ)上演化而來(lái)的，不同之處在于輪齒沒(méi)有布滿(mǎn)整個(gè)圓周。它分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類(lèi)型，分別如圖3-4-10（a）和3-4-10（b）所示，外嚙合機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件和從動(dòng)件轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合機(jī)構(gòu)中，則轉(zhuǎn)向相同。圖3-4-10（c）是不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)。

【知識(shí)準(zhǔn)備】

三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，不完全齒輪機(jī)構(gòu)常用于計(jì)數(shù)器、多工位自動(dòng)化機(jī)械中。在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1只有一個(gè)或幾個(gè)齒，從動(dòng)輪2上具有多個(gè)與主動(dòng)輪嚙合的輪齒和鎖止弧，從而把主動(dòng)輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)輪的間歇運(yùn)動(dòng)。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，可以方便地設(shè)計(jì)從動(dòng)輪的靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。缺點(diǎn)是從動(dòng)輪時(shí)而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、時(shí)而靜止，在運(yùn)動(dòng)與靜止之間轉(zhuǎn)化時(shí)有嚴(yán)重的沖擊和振動(dòng)，所以只能用于低速輕載的場(chǎng)合。不完全齒輪機(jī)構(gòu)常用于計(jì)數(shù)器、多工位自動(dòng)化機(jī)械中。謝謝觀(guān)看汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)01汽車(chē)常用材料02汽車(chē)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)03汽車(chē)常用機(jī)構(gòu)04汽車(chē)常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目錄05識(shí)汽車(chē)支撐類(lèi)零件06汽車(chē)聯(lián)接類(lèi)零件4汽車(chē)常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

任務(wù)描述：

在發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)各種輔助設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，例如空調(diào)器的壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、交流發(fā)電機(jī)等。如果皮帶斷裂了，或者出現(xiàn)了打滑，都將使相關(guān)的輔助設(shè)備喪失功能，或使其性能下降，從而影響到汽車(chē)的正常使用。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握帶傳動(dòng)的類(lèi)型和特點(diǎn)，掌握帶傳動(dòng)的調(diào)試和維護(hù)方法。為繼續(xù)學(xué)習(xí)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造、汽車(chē)制造、汽車(chē)保養(yǎng)與維修等知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。單元1帶傳動(dòng)

知識(shí)目標(biāo)：

（1）掌握帶傳動(dòng)的類(lèi)型和特點(diǎn)；

（2）能正確分析帶傳動(dòng)的常見(jiàn)失效形式。

技能目標(biāo)：

（1）能判斷發(fā)動(dòng)機(jī)中傳動(dòng)帶是否需要更換；

（2）能正確識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)中的傳動(dòng)帶。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）掌握帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)方法，提升職業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)；

（2）分析傳動(dòng)帶常見(jiàn)失效形式，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。單元1帶傳動(dòng)

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、帶傳動(dòng)概述

帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用廣泛的機(jī)械傳動(dòng)，通過(guò)中間撓性件（帶）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，適用于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格的中、小功率的兩軸中心距較大的場(chǎng)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。帶的工作速度一般為5~30m/s，傳動(dòng)比小于等于7，機(jī)械效率為0.94~0.96。

一般帶傳動(dòng)是由主動(dòng)帶輪1、從動(dòng)帶輪2和緊套在帶輪上的傳動(dòng)帶3組成。當(dāng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)傳動(dòng)帶3將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給從動(dòng)輪，如圖4-1-1所示。【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

1.按照傳動(dòng)原理來(lái)分，可分為摩擦傳動(dòng)與嚙合傳動(dòng)：

（1）摩擦式帶傳動(dòng)

摩擦傳動(dòng)依靠傳動(dòng)帶與帶輪接觸表面之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。這類(lèi)傳動(dòng)過(guò)載時(shí)打滑，能防止機(jī)件損壞，但傳動(dòng)精度不夠準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率較低，軸和軸承受力較大，如圖4-1-2（a）所示。【知識(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

（2）嚙合式帶傳動(dòng)

嚙合傳動(dòng)依靠帶內(nèi)側(cè)凸齒或孔與帶輪外緣上的齒槽相嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的目的。能避免打滑，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但對(duì)制造安裝精度要求較高。如圖4-1-2（b）所示?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

2.按照帶的橫截面形狀不同，摩擦傳動(dòng)可以分為平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶、圓形帶傳動(dòng)等?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

（1）平帶傳動(dòng)

平帶的截面形狀為矩形，以如圖4-1-3（a）所示。帶輪輪面相接觸的內(nèi)表面為工作面，主要用于兩軸平行、轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)。

平帶相較于V帶較薄，撓曲性和扭轉(zhuǎn)性好，因而適用于高速傳動(dòng)、平行軸間的交叉?zhèn)鲃?dòng)或交錯(cuò)軸間的半交叉?zhèn)鲃?dòng)。老式汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制冷設(shè)備的風(fēng)扇常和發(fā)動(dòng)機(jī)一起由曲軸帶輪通過(guò)平帶驅(qū)動(dòng)，如圖4-1-1所示。常用的平帶有橡膠布帶、縫合棉布帶、棉織帶和毛織帶等。近年來(lái)，平帶傳動(dòng)的應(yīng)用已大為減少，但在多軸傳動(dòng)或高速情況下仍然具有很好的效果?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

（2）V帶傳動(dòng)

V帶的截面形狀為梯形，如圖4-1-3（b）所示。V帶傳動(dòng)以與輪槽相接觸的兩側(cè)面為工作面，接觸面上的摩擦力大于平面摩擦的摩擦力。

在初拉力相同的條件下，V帶傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力較平帶傳動(dòng)大。所以，V帶傳動(dòng)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更緊湊，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用更為廣泛。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)附件（發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)和水泵）常采用兩根V帶驅(qū)動(dòng)，如圖4-1-5所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過(guò)V帶驅(qū)動(dòng)水泵、空調(diào)壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)?！局R(shí)準(zhǔn)備】

二、帶傳動(dòng)的分類(lèi)與應(yīng)用

（3）圓形帶傳動(dòng)

圓形帶傳動(dòng)傳動(dòng)帶截面形狀為圓形，如圖4-1-3（c）所示。其傳遞能力較小，即傳動(dòng)功率不大，僅用于如縫紉機(jī)、儀器等低速、小功率的傳動(dòng)，如圖4-1-6所示。圓帶一般用皮革制成。

（4）多楔帶傳動(dòng)

多楔帶傳動(dòng)其特點(diǎn)是在平帶的基體下做出很多縱向楔，帶輪也做出相應(yīng)的環(huán)形輪槽，如圖4-1-3（d）所示。多楔帶輕而薄，工作時(shí)彎曲應(yīng)力和離心應(yīng)力都小，可使用較小的帶輪，減小了傳動(dòng)的尺寸。

3.按照帶的嚙合方式不同，嚙合傳動(dòng)可以分為齒孔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)。

（1）齒孔帶傳動(dòng)

齒孔帶上的孔與輪上的齒相嚙合，可避免帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)，主要用于精密無(wú)限轉(zhuǎn)角的傳動(dòng)，如圖4-1-8所示。（2）同步帶傳動(dòng)

同步帶傳動(dòng)是靠傳動(dòng)帶與帶輪上的齒相互嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，如圖4-1-9所示。同步帶除保持了摩擦帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有傳遞功率大、傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，多用于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度較高的場(chǎng)合，如汽車(chē)、錄音機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械等。例如，在比亞迪、奇瑞、長(zhǎng)城等汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與凸輪軸間的傳動(dòng)(正時(shí)傳動(dòng))均采用同步帶傳動(dòng)，圖4-1-10為比亞迪F3發(fā)動(dòng)機(jī)同步帶傳動(dòng)圖。三、帶傳動(dòng)的失效形式

帶傳動(dòng)工作時(shí)，其主要失效形式有以下兩種。

（1）打滑

帶傳動(dòng)是靠摩擦力工作的。當(dāng)初拉力F0一定時(shí)，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和有一極限值。當(dāng)傳遞的有效圓周力F的值超過(guò)了帶與帶輪間的極限摩擦力時(shí)，帶將在帶輪輪面上發(fā)生顯著的滑動(dòng)，則發(fā)生打滑。打滑將使帶傳動(dòng)失效，并會(huì)加劇帶的磨損，應(yīng)予以避免。但打滑也可以起到保護(hù)其他零件的作用。

（2）帶的疲勞破壞

帶傳動(dòng)工作時(shí)，傳動(dòng)帶所受到的應(yīng)力是交變應(yīng)力。帶在交變應(yīng)力狀態(tài)下工作，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，帶將發(fā)生疲勞破壞，如脫皮、撕裂和拉斷，從而使傳動(dòng)失效。四、V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

1.帶傳動(dòng)的張緊裝置

帶傳動(dòng)工作一段時(shí)間后，由于帶受長(zhǎng)期拉力的作用，則會(huì)產(chǎn)生塑性變形而松弛，故張緊力隨之減小，使其傳動(dòng)能力減低。為保證帶傳動(dòng)正常工作能力，應(yīng)定期檢查傳動(dòng)帶的張緊力，若張緊力小于允許范圍時(shí)，就必須采用張緊裝置重新調(diào)整帶的張緊度。

帶傳動(dòng)常用的張緊方式有調(diào)整中心距方式和采用張緊輪方式兩類(lèi)，如圖4-1-12所示。

四、V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

（1）調(diào)整中心距方式

調(diào)節(jié)中心距方式就是通過(guò)調(diào)整兩帶輪的中心距來(lái)提高張緊力，使傳動(dòng)帶張緊的方式。它有定期張緊和自動(dòng)張緊兩種方法。

（2）采用張緊輪方式

當(dāng)帶傳動(dòng)的中心距不可調(diào)節(jié)時(shí)，可采用張緊輪張緊的方式，如圖4-1-12（d）所示。張緊輪一般安裝在松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處，以免減小帶輪的包角α1。四、V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

2.帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)

正確的安裝和維護(hù)是保證帶傳動(dòng)正常工作、延長(zhǎng)膠帶使用壽命的有效措施，帶傳動(dòng)的安裝及維護(hù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）安裝平行軸帶傳動(dòng)時(shí)，兩帶輪的軸線(xiàn)必須保持平行。各輪寬的中心線(xiàn)，V帶輪、多楔帶輪的對(duì)應(yīng)輪槽中心線(xiàn)均應(yīng)共面且與軸線(xiàn)垂直，否則帶會(huì)被扭曲和加速磨損，降低帶的壽命，如圖4-1-13所示。

（2）要保證V帶在輪槽中的正確位置，過(guò)高（會(huì)使的帶接觸面得不到保證）和過(guò)低（會(huì)變成平帶傳動(dòng)）都不利于帶的正確工作。

（3）兩個(gè)帶輪的輪槽必須對(duì)準(zhǔn)，否則會(huì)加速帶的磨損，甚至使帶從帶輪槽中脫落。

（4）同組使用的V帶應(yīng)型號(hào)相同、長(zhǎng)度相等、不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的V帶、新舊V帶不能混用。四、V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

（5）V帶的張緊度要合適，一般中等中心距的帶傳動(dòng)，帶的張緊度以大拇指能將帶按下15mm左右為宜，如圖4-1-14所示。

（6）帶傳動(dòng)應(yīng)設(shè)置防護(hù)罩，以保證工作人員的安全，并防止與酸、堿或油接觸而受腐蝕。

（7）如果帶傳動(dòng)裝置需閑置一段時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)帶放松。

（8）要定期對(duì)帶傳動(dòng)進(jìn)行檢查，如有一根松弛或損壞，則需更換所有的帶，不能新、舊帶并用，避免因帶的長(zhǎng)短不一而受力不均。乳膠再生膠在橡膠V帶中的應(yīng)用

V帶具有傳動(dòng)效率高、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的橡膠V帶一般使用天然橡膠、丁苯橡膠或氯丁橡膠。乳膠再生膠在橡膠制品行業(yè)最大的作用就是替代天然橡膠生產(chǎn)各類(lèi)橡膠制品，降低原料成本。在實(shí)際生產(chǎn)中，乳膠再生膠可以用于橡膠V帶生產(chǎn)中，達(dá)到降低成本、改善V帶質(zhì)量的雙重作用。

任務(wù)描述：

在發(fā)動(dòng)機(jī)上各種輔助設(shè)備（空調(diào)器的壓縮機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、交流發(fā)電機(jī)等）的運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)。鏈傳動(dòng)雖然有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)，但也需要定期的檢查與維護(hù)以確保其正常運(yùn)行。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，了解鏈傳動(dòng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)，掌握鏈傳動(dòng)的工作原理，能夠正確分析傳動(dòng)失效形式且進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)。為繼續(xù)學(xué)習(xí)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造、汽車(chē)制造、汽車(chē)保養(yǎng)與維修等知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。單元2鏈傳動(dòng)

知識(shí)目標(biāo)：

（1）了解鏈傳動(dòng)的主要類(lèi)型、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用；

（2）掌握鏈傳動(dòng)的工作原理、傳動(dòng)能力及失效形式等基本知識(shí)。

技能目標(biāo)：

（1）能判斷發(fā)動(dòng)機(jī)中鏈傳動(dòng)的類(lèi)型；

（2）能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中鏈傳動(dòng)進(jìn)行拆卸、安裝和調(diào)試。

素質(zhì)目標(biāo)：

（1）了解鏈傳動(dòng)維修標(biāo)準(zhǔn)與流程，提升職業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)；

（2）分析鏈傳動(dòng)常見(jiàn)失效形式，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。單元2鏈傳動(dòng)【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、鏈傳動(dòng)概述

鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)一樣也是撓性傳動(dòng)，通過(guò)中間撓性件（鏈）來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)兼有嚙合傳動(dòng)和撓性傳動(dòng)的特點(diǎn)，傳動(dòng)功率大、工作可靠，主要用于距離較大的兩軸相距較遠(yuǎn)，工作條件惡劣，不宜采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。

鏈傳動(dòng)由主動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪2和跨越在兩鏈輪上的閉合鏈條3組成。當(dāng)主動(dòng)鏈輪1旋轉(zhuǎn)時(shí)，鏈條上鏈節(jié)與鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如圖4-2-1所示?！局R(shí)準(zhǔn)備】

一、鏈傳動(dòng)概述

【知識(shí)準(zhǔn)備】

一、鏈傳動(dòng)概述

與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）沒(méi)有滑動(dòng)，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，可做兩軸中心距較大的傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)輕便；（