汽車機械基礎(chǔ)項目三課件

1、項目三認識力學(xué)與材料任務(wù)一 認識常用汽車工程材料任務(wù)二學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一掌握力的概念、性質(zhì)，理解力矩與力偶的概念，了解構(gòu)件受力的特點和基本形式；了解材料的分類、性能及應(yīng)用場合；了解汽車各機構(gòu)總成常用的各種材料，會識別汽車發(fā)動機和底盤零部件材料及屬性；了解汽車常用金屬材料的品種、性能、特點和應(yīng)用場合，會識別汽車常用金屬材料；了解汽車常用非金屬材料的品種、性能、特點和應(yīng)用場合，會識別汽車常用非金屬材料。項目目標(biāo)任務(wù)二任務(wù)描述任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析汽車的運行過程中，要受到各種作用力與反作用力，通過汽車簡單構(gòu)件為例，學(xué)會分析物體的受力情況，掌握物體在靜力作用下的受力分析方法，是本任務(wù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。任

2、務(wù)一知識準(zhǔn)備1.力的概念（1）力的定義 力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。（2）運動效應(yīng) 使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng)稱為力的運動效應(yīng)或外效應(yīng)。如人推小車，小車由靜止變?yōu)檫\動；運動的車輪受到制動力作用而使車輪運動變慢，直到車輛停駛，如圖3-1所示。（3）變形效應(yīng) 使物體產(chǎn)生變形的效應(yīng)稱為力的變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。如彈簧受拉力作用會伸長；薄鋼板受到?jīng)_壓和剪切而成為轎車的外殼側(cè)翼,如圖3-2所示。一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一（4）力的三要素 力對物體的作用效應(yīng)，由力的大小、方向和作用點的位置所決定，這三個因素稱為力的三要素。任務(wù)二任務(wù)一

3、學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一2.力系的概念（1）力系 同時作用于一物體上的一群力。（2）平面力系 作用于某一物體上的力系，若各個力的作用線都位于同一平面內(nèi)，則這樣的力系稱為平面力系，一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一2.力系的概念（3）平面匯交力系 各力作用線都匯交于一點的平面力系，稱為平面匯交力系，如圖3-5a所示為力F1、F2、F3作用在以O(shè)點為圓心的平面內(nèi)。（4）合力 當(dāng)一個力系與一個力的作用效應(yīng)完全相同時，把這一個力稱為該力系的合力，而該力系中的每一個力稱為合力的分力，如圖3-5b所示為三個力的作用延長線交于一點，形成合力FR。（5）等效

4、力系 如果兩個力系對同一物體的作用效應(yīng)完全相同，那么則稱這兩個力系互為等效力系。一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一2.力系的概念一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一3.力的基本性質(zhì)公理一 二力平衡公理剛體若僅受兩力作用而平衡，其必要與充分條件為：這兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一公理二 加減平衡力系公理在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。推論1 力的可傳性原理：作用在剛體上A點的力F，可沿其作用線移到剛體上任一點（如B點，作用力為F1），不會改變對剛體的

5、作用效應(yīng)一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一公理三 力的平行四邊形公理 作用于物體同一點A上的兩個力F1、F2可以合成為一個合力FR，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(gòu)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，推論2三力平衡匯交定理：物體受三個力F1、F2、F3作用而平衡時，此三個力作用線的延長線必交匯于一點O，一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一公理四 作用力與反作用力公理 兩個物體間的作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，作用線相同，并分別作用于這兩個物體。一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一

6、4.力矩力對物體除了移動效應(yīng)外，有時還會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)。當(dāng)用扳手?jǐn)Q緊螺母時，力F對螺母擰緊的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，不僅取決于力F的大小和方向，而且還與該力到作用點的垂直距離d有關(guān)。一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一5.力偶和力偶矩（1）力偶 由大小相等、方向相反的一對平行力組成的力系，叫做力偶，記作F，F(xiàn)。（2）力偶矩 力F與力偶臂d的乘積，作為量度力偶在其作用面內(nèi)對物體轉(zhuǎn)動的效應(yīng)，稱為力偶矩，并記作M（F，F(xiàn)），（3）力偶的性質(zhì)。性質(zhì)1 力偶沒有合力，因此力偶不能與一個力平衡，它必須用力偶平衡。性質(zhì)2 力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)可用力偶矩來度量。性質(zhì)3 在同一平面內(nèi)的兩個力偶，只要它們的力偶

7、矩大小相等、轉(zhuǎn)動方向相同，則兩力偶等效，它們可以互相替代，一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一5.力偶和力偶矩一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一5.力偶和力偶矩一、力與力有關(guān)的概念任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一1. 軸向拉伸與壓縮 桿件受到沿軸線方向的兩個大小相等、方向相反的拉力或壓力時，桿件會沿軸向伸長或縮短。這種變形就叫拉伸或壓縮變形。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一在汽車發(fā)動機燃燒做功的行程中，發(fā)動機上的連桿螺栓受到軸向拉伸力FS、FS（圖3-18），而活塞連桿受到軸向壓縮力（圖3-19）。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任

8、務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一2.剪切與擠壓桿件受到大小相等、方向相反、作用線不重合且相距較近的兩個力的作用時，桿件的兩個力中間部分產(chǎn)生各截面的相互錯動，即剪切變形。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一在工程實際中的許多聯(lián)接件，如鉚釘（圖3-21）、鍵（圖3-22）等都受到剪切變形，其中為作用力，為錯動后的鋼板截面它們受力特點是：桿件受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力。變形特點是：桿件兩力間的截面發(fā)生相對錯動。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一3. 扭轉(zhuǎn) 桿件受到

9、垂直桿軸線的兩平面內(nèi)大小相等、方向相反的兩個力偶作用時，桿件所產(chǎn)生的變形稱為扭轉(zhuǎn)變形。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一桿件扭轉(zhuǎn)變形的受力特點是：在與桿件軸線垂直的平面內(nèi)受到若干個力偶的作用。其變形特點是：桿件的各橫截面繞桿軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，桿軸線始終保持直線。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二任務(wù)一學(xué)會進行力學(xué)分析任務(wù)一任務(wù)二4. 彎曲桿件受到與桿軸線相垂直的力的作用或桿件縱向平面內(nèi)受到力偶的作用時，產(chǎn)生的變形稱為彎曲變形。二、汽車構(gòu)件受力的基本形式任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)描述汽車上的零部件采用了4000余種不同的材料加工制造，從汽車的設(shè)計、選材、加

10、工制造，到汽車的使用、維修和保養(yǎng)，無一不涉及材料。為了滿足汽車的使用性能和零件所需的各項技術(shù)要求，在汽車維修中就要合理地選擇和使用材料。知識準(zhǔn)備1.材料的分類材料的種類多種多樣，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)分成不同的類型，汽車?yán)锩娉Ｓ玫牟牧峡梢苑殖山饘俨牧虾头墙饘俨牧蟽纱箢悺?.金屬材料的性能金屬材料的性能包括使用性能和加工工藝性能兩個方面。一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二（1）使用性能是指材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的性能。包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。1）力學(xué)性能一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二（2）加工工藝性能 指材料是否易于加工的性能。主要包括鑄造性能、壓力

11、加工性能、焊接性能、切削性能等。 1）鑄造性能 2）壓力加工性能一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二3）焊接性能4）切削性能一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二 3.認識汽車發(fā)動機常用零件的材料汽車上所用的材料多種多樣，歸納起來可分為兩大類：一種是金屬材料，一種是非金屬材料。一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二一、認識材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二常用的金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬指鐵和鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金），占工業(yè)用材的95%；有色金屬則指黑色金屬以外的所有金屬及其合金，僅占工業(yè)用材的5%。 1.黑色金屬 （1

12、）鋼 指以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.11以下，并含有其他元素的材料。其品種多、規(guī)格全、性能好、價格低，并且可用熱處理的方法改善性能，所以是工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料。鋼按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼等類型。 1）結(jié)構(gòu)鋼：其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于0.7%。主要用于制造各種機械零件和工程構(gòu)件，如車輛的構(gòu)架等，在工程中應(yīng)用最多。二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)又可分為低碳鋼（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25以下）、中碳鋼（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.250.60）和高碳鋼（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.600.85），如表3-4所示。二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識

13、常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二合金結(jié)構(gòu)鋼按其用途和熱處理特點又分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼。具體特點及應(yīng)用如表3-5所示。二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二2）工具鋼 其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.70%。主要用于制造各種刀具、模具和量具等。具體應(yīng)用如表3-6所示。二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二3）特殊性能鋼 具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼。如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。主要用于一些特殊場合，如不銹鋼餐具、耐熱鍋爐等。具體應(yīng)用如表3-7所示。二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二2.有色金屬及其合金（1）銅及

14、其合金 二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二（2）鋁及鋁合金 二、認識常用汽車金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二非金屬材料包括塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、合成纖維、膠粘劑、摩擦材料、涂裝材料等。1.玻璃 是非晶體的無機物，它的主要成分是二氧化硅，并含有少量的金屬氧化物。汽車上使用最多的主要是鋼化玻璃和夾層玻璃。 （1）鋼化玻璃三、認識汽車非金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二（2）夾層玻璃三、認識汽車非金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二2.橡膠橡膠是以生膠為基礎(chǔ)加入適量的配合劑而組成的高分子材料。橡膠廣泛地應(yīng)用于彈性材料、密封材料、減振防振材料和傳動材料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要地位。三、認識汽車非金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二 3.塑料塑料一般以合成樹脂（高聚物）為基礎(chǔ)，再加入各種添加劑而制成。用于制造汽車部件的塑料，主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氯苯乙烯、聚苯乙烯等等三、認識汽車非金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二4.陶瓷陶瓷是指以天然或人工合成的各種化合物為基本原料，經(jīng)原料處理、成形、干燥、高溫?zé)Y(jié)而成的一種無機非金屬固體材料。三、認識汽車非金屬材料任務(wù)二認識常用汽車工程材料任務(wù)一任務(wù)二5.摩擦材料摩擦材料是汽車上的消耗性材料之一，主要起到傳