汽車機(jī)械基礎(chǔ)PPT（中職）全套教學(xué)課件

汽車機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目1汽車常用材料的認(rèn)識(shí)與選用項(xiàng)目2投影法的基本知識(shí)項(xiàng)目3點(diǎn)、線、面的投影項(xiàng)目4基本體項(xiàng)目5組合體項(xiàng)目6機(jī)件的表達(dá)方法項(xiàng)目7機(jī)械制圖項(xiàng)目8汽車常用機(jī)構(gòu)分析項(xiàng)目9汽車常用機(jī)械傳動(dòng)分析項(xiàng)目10液壓傳動(dòng)在汽車中的應(yīng)用項(xiàng)目一汽車常用材料的認(rèn)識(shí)與選用任務(wù)一黑色金屬材料在汽車上的應(yīng)用汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解金屬材料的性能。2．了解黑色金屬材料的類型及性能。3．了解黑色金屬在汽車零件上的應(yīng)用情況。思政目標(biāo)1．增強(qiáng)民族自豪感和文化認(rèn)同感。2．增長知識(shí)，提高口頭表達(dá)能力。3．勇敢面對困難，不斷挑戰(zhàn)自我。任務(wù)引入在汽車零部件中，應(yīng)用最廣泛的是金屬材料（見圖1-1），占汽車總質(zhì)量的70%～90%。金屬材料不僅來源豐富，而且具有耐用性好、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，還可以通過不同的成分配比、不同的加工和熱處理方法來改變其組織與性能，以擴(kuò)大其使用范圍。圖1-1金屬材料一、金屬材料的分類金屬材料按組成成分的不同分為純金屬和合金。純金屬是由一種金屬元素組成的物質(zhì)。合金是由一種主要金屬元素與另外一種（或幾種）金屬元素（或非金屬元素）組成的物質(zhì)。合金的種類較多，如工業(yè)上常用的生鐵和鋼就是鐵碳合金，黃銅就是銅鋅合金。由于合金的性能一般優(yōu)于純金屬，因此在工業(yè)上合金的應(yīng)用比純金屬廣泛。金屬材料通常分為兩類：黑色金屬和有色金屬。黑色金屬主要指鐵、錳、鉻及其合金，如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等；有色金屬是指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、鋁、鋅、錫、鎳、鉛、鈦、鎂以及銅合金、鋁合金、鎳合金、鈦合金、鎂合金和軸承合金等。一、金屬材料的分類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是指在正常使用條件下，金屬材料所表現(xiàn)出來的性能，主要包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。材料的使用性能決定了材料的使用條件、可靠性和使用壽命。1．金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能，又稱機(jī)械性能，是指材料在外加載荷作用下所表現(xiàn)出來的性能，主要包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。金屬材料的力學(xué)性能主要決定于材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素。1）材料的受力與變形金屬材料在加工及使用過程中所受到的外力稱為載荷。根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同，它可以分為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷。（1）靜載荷：指大小不變或變動(dòng)很慢的載荷，如汽車靜止時(shí)，車身對車架的壓力屬于靜載荷。（2）沖擊載荷：指突然增加的載荷，如車身對懸架的沖擊屬于沖擊載荷。（3）交變載荷：指所經(jīng)受的周期性或非周期性的載荷（也稱疲勞載荷），如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所承受的載荷就屬于交變載荷。金屬材料受不同載荷作用而發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化稱為變形。變形一般分為彈性變形和塑性變形。金屬材料在外力作用下而發(fā)生變形，當(dāng)外力去除后，能夠消失的變形稱為彈性變形，不能消失的變形稱為塑性變形，也稱為殘余變形。二、金屬材料的性能2）力學(xué)性能指標(biāo)（1）強(qiáng)度。強(qiáng)度是金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。衡量強(qiáng)度的指標(biāo)主要是屈服強(qiáng)度σs和抗拉強(qiáng)度σb。例如，為了保證氣缸蓋和氣缸體之間的密封性，缸蓋螺栓是不允許發(fā)生塑性變形的，所以設(shè)計(jì)缸蓋螺栓時(shí)就以屈服強(qiáng)度作為計(jì)算依據(jù)。（2）塑性。塑性是金屬材料在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力，常用的衡量塑性的指標(biāo)是伸長率δ和斷面收縮率ψ。金屬材料的伸長率（δ）和斷面收縮率（ψ）數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。工程上常按伸長率的大小把材料分為兩大類：δ>5%的材料稱為塑性材料，如鋼、鋁和銅等；δ<5%的材料稱為脆性材料，如鑄鐵等。（3）硬度。硬度是金屬表面抵抗局部塑性變形（壓陷、劃痕、摩擦、切削等）的能力，或者說是衡量金屬軟硬程度的指標(biāo)。常用的硬度測定方法是壓入硬度測驗(yàn)法。衡量硬度的指標(biāo)有布氏硬度HB、洛氏硬度HR和維氏硬度HV。（4）韌性。金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性，簡稱韌性，用沖擊試驗(yàn)方法測定。二、金屬材料的性能（5）疲勞強(qiáng)度。在靜載荷作用下，零件所受的外力小于σb時(shí)，材料是不會(huì)斷裂的。但是，當(dāng)零件在工作中受到方向與大小呈周期性交變的載荷作用時(shí)，在周期性交變應(yīng)力作用下，零件會(huì)在小于σs的情況下發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。金屬因疲勞而產(chǎn)生的斷裂，稱為疲勞斷裂。在機(jī)件斷裂事故中，疲勞斷裂占斷裂事故的80%～90%。疲勞斷裂與在靜載荷作用下的斷裂不同，不論是脆性材料還是塑性材料，疲勞斷裂都是突然斷裂的，斷裂前沒有明顯的塑性變形先兆，事前很難覺察到。因此具有很大的危險(xiǎn)性，常常造成嚴(yán)重的后果。機(jī)器零件在使用過程中，不允許產(chǎn)生疲勞斷裂，因此，在交變載荷作用下工作的零件，應(yīng)能在無數(shù)次交變載荷作用下不致斷裂。金屬材料在無限次交變載荷作用下，不致引起疲勞斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞極限或疲勞強(qiáng)度，用σ-1表示。二、金屬材料的性能2．金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性，包括鑄造性能、鍛造性能、冷變形工藝性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能等。1）鑄造性能金屬材料利用鑄造的方法獲得完好鑄件的能力稱為鑄造性能。其優(yōu)劣常用金屬的液態(tài)流動(dòng)性、冷卻時(shí)的收縮率和偏析等指標(biāo)來衡量。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的氣缸蓋、氣缸體、活塞、變速器殼體、轉(zhuǎn)向器殼體等零件均是由金屬材料鑄造而成的。2）鍛造性能金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度稱為鍛造性能。其優(yōu)劣取決于金屬材料的塑性和變形抗力。塑性好的金屬變形時(shí)不易開裂；變形抗力小的金屬，鍛壓時(shí)省力，而且工具、模具不易磨損。例如，碳鋼在加熱狀態(tài)下鍛造性能較好，鑄鐵則不能鍛造。3）冷變形工藝性能各種鋼板和各種管在施工和安裝中，有時(shí)需要進(jìn)行各種冷變形，所以要求這些材料具有良好的冷變形工藝性能。二、金屬材料的性能4）焊接性能焊接性能是指被焊接金屬在一般的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的能力。對碳鋼和低合金鋼，焊接性能主要與其化學(xué)成分有關(guān)，其中碳的影響最大，含碳量越高，其焊接性能越差。例如，低碳鋼具有良好的焊接性能，高碳鋼、鑄鐵的焊接性能較差。5）切削加工性能切削加工性能是指金屬被切削加工時(shí)的難易程度。一般認(rèn)為金屬材料具有適當(dāng)?shù)挠捕龋?70～230HBS）和足夠的脆性時(shí)，較易切削。所以灰鑄鐵比鋼的切削加工性能好，一般碳鋼比高合金鋼的切削加工性能好。改變鋼的化學(xué)成分和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，是改善鋼的切削加工性能的重要途徑?）熱處理性能金屬進(jìn)行熱處理時(shí)所表現(xiàn)出來的性能稱為熱處理性能。金屬材料可以通過熱處理來提高其力學(xué)性能。熱處理工藝方法包括退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等，具體情況見表1-1。二、金屬材料的性能二、金屬材料的性能3．金屬材料的物理、化學(xué)性能材料的物理性能是指材料固有的屬性，包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。材料的化學(xué)性能是指材料在化學(xué)作用下所表現(xiàn)出的性能。對于金屬材料來說，化學(xué)性能一般指耐腐蝕性和抗氧化性。對于非金屬材料來說，還存在化學(xué)穩(wěn)定性、抗老化能力和耐熱性等問題。二、金屬材料的性能黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵99.5%以上的工業(yè)純鐵、含碳2%～4%的鑄鐵、含碳小于2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。鋼鐵材料最大的特點(diǎn)是價(jià)格低廉，比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）高，便于加工，因而得到廣泛的應(yīng)用。汽車常用的鋼鐵材料有鋼板、結(jié)構(gòu)鋼、特殊用途鋼、鋼管、鑄鐵等，主要用于制造車架、車身、車軸、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、曲軸、罩板、外殼等部件。1．碳素鋼碳素鋼又稱碳鋼，是含碳量小于2.11%（實(shí)際在1.35%以下）的鐵碳合金，并含有冶煉中難以除凈的少量雜質(zhì)，如硅、錳、硫、磷等。碳鋼不僅具有較好的力學(xué)性能、工藝性能，而且價(jià)格低廉、品種多樣，能夠滿足各種場合的使用要求，所以占鋼總產(chǎn)量的90%以上。三、黑色金屬材料1）碳素鋼的分類碳素鋼的分類方法很多，具體情況見表1-2。三、黑色金屬材料2）常用碳素鋼的性能、牌號(hào)和用途（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量多數(shù)在0.30%以下，含雜質(zhì)較多，強(qiáng)度較低，但塑性、韌性、冷變形工藝性能好，除少數(shù)情況外，一般不進(jìn)行熱處理而直接使用。碳素結(jié)構(gòu)鋼價(jià)格低廉、用途廣、產(chǎn)量高，所以常用于金屬結(jié)構(gòu)或汽車上要求不高的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)前后支架、后視鏡支桿、油底殼加強(qiáng)板等。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由“屈”字的拼音首字母Q、屈服強(qiáng)度值、質(zhì)量等級符號(hào)（分A、B、C、D四級，A級質(zhì)量最差，D級質(zhì)量最好）和脫氧方法符號(hào)（F、B、Z、TZ）四個(gè)部分按順序組成。例如，Q215BF表示屈服強(qiáng)度為215MPa的B級沸騰鋼。三、黑色金屬材料（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量較少，非金屬夾雜物含量也很少，故鋼材質(zhì)量較好，主要用來制作各種機(jī)器零件，根據(jù)化學(xué)成分和使用性能要求，一般需要進(jìn)行熱處理。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)以兩位數(shù)字表示，數(shù)字代表該鋼平均含碳量的萬分之幾，如35鋼表示平均含碳量為0.35%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。對于沸騰鋼，則在尾部加上F，如08F。對于含錳量較高的鋼，則在牌號(hào)后面加上錳元素符號(hào)，如45Mn。含碳量在0.25%以下的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，雜質(zhì)少，如08、10、15、20、25等，其塑性好，易于拉拔、沖壓、擠壓、鍛造和焊接，多不經(jīng)熱處理直接使用，或經(jīng)滲碳、碳氮共滲等處理。其中20鋼用途最廣，常用來制造螺釘、螺母、墊圈、小軸及沖壓件、焊接件，有時(shí)也用于制造滲碳件。例如，圖1-2所示的20鋼熱軋無縫鋼管，可以用來制造汽車半軸套管及驅(qū)動(dòng)橋橋殼軸管。三、黑色金屬材料圖1-220鋼熱軋無縫鋼管含碳量為0.25%～0.60%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如40、45、40Mn、45Mn等，多經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，用于制造各種機(jī)械零件及緊固件等。其中45鋼最為典型，如圖1-3所示，它不僅強(qiáng)度、硬度較高，且具有較好的塑性和韌性，以及優(yōu)良的綜合性能。45鋼在機(jī)械機(jī)構(gòu)中用途最廣，常用來制造軸、絲杠、齒輪、連桿、套筒、鍵、重要的螺釘和螺母等。含碳量超過0.60%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如65、70、85、65Mn、70Mn等，經(jīng)過淬火、中溫回火后不僅強(qiáng)度、硬度提高，且彈性優(yōu)良，常用來制造小彈簧、發(fā)條、鋼絲繩、軋輥等。三、黑色金屬材料圖1-345鋼（3）碳素工具鋼。碳素工具鋼用于制造刃具、模具和量具，如圖1-4所示。由于大多數(shù)工具要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具鋼含碳量都在0.7%以上，都是優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。碳素工具鋼的牌號(hào)用“T”加數(shù)字表示?！癟”為“碳”字的漢語拼音首字母，數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，牌號(hào)末尾的字母A表示高級優(yōu)質(zhì)。例如，T9表示平均含碳量為0.9%的碳素工具鋼。碳素工具鋼的熱硬性差，一般刀具刃部溫度達(dá)到250℃以上時(shí)，硬度和耐磨性即迅速降低。各種牌號(hào)的碳素工具鋼經(jīng)淬火后的硬度相差不大，但隨含碳量的增加，鋼的硬度、耐磨性增加，而韌性降低。因此，不同牌號(hào)的碳素工具鋼用于制造不同場合使用的工具。三、黑色金屬材料圖1-4碳素工具鋼2．合金鋼為了改善鋼的組織和性能，在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種金屬或非金屬元素所形成的鐵碳合金，稱為合金鋼。合金鋼的淬透性和綜合力學(xué)性能比碳素鋼好。使用合金鋼時(shí)要進(jìn)行熱處理，以便充分發(fā)揮合金元素的作用。但合金鋼也存在一些缺點(diǎn)，如合金鋼的沖壓、切削加工性能較差；價(jià)格較高，對應(yīng)力集中敏感。合金鋼的分類方法很多，常用的有下面兩種分類方法，如表1-3所示。三、黑色金屬材料1）合金結(jié)構(gòu)鋼汽車中除使用大量的碳素鋼外，還使用大量的各類合金結(jié)構(gòu)鋼，以滿足汽車對零件的要求，如體積小、質(zhì)量小、耐磨損、耐疲勞、耐腐蝕、耐熱等。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)采用兩位數(shù)字（含碳量）+元素符號(hào)+數(shù)字來表示。前面兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾，元素符號(hào)表明鋼中含有的主要合金元素，其后的數(shù)字則標(biāo)明該元素的含量。凡合金元素含量小于1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù)字，如果平均含量為1.5%～2.5%、2.5%～3.5%……，則相應(yīng)地標(biāo)2、3……。例如，60Si2Mn，表示平均含碳量為0.6%（60/10000），含Mn量小于1.5%，含Si量為1.5%～2.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的合金結(jié)構(gòu)鋼主要有以下幾種。（1）低合金結(jié)構(gòu)鋼。低合金結(jié)構(gòu)鋼比低碳鋼的強(qiáng)度要高10%～30%；比相同含碳量的碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度高很多，且有良好的塑性、韌性、耐腐蝕性和焊接性。低合金結(jié)構(gòu)鋼一般在熱軋或正火狀態(tài)下使用，一般不再進(jìn)行熱處理，冶煉比較簡單，生產(chǎn)成本與碳素鋼相近，主要用于船舶、橋梁、鍋爐、高壓容器、油管、大型鋼結(jié)構(gòu)及汽車等方面。三、黑色金屬材料低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，Q345表示屈服強(qiáng)度不低于345MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼。Q345是我國產(chǎn)量最大、使用最多的低合金結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的力學(xué)性能、焊接性能和加工性能。國產(chǎn)載重汽車的大梁幾乎都采用Q345鋼。低合金結(jié)構(gòu)鋼在汽車上的應(yīng)用如表1-4所示。三、黑色金屬材料（2）合金滲碳鋼。采用滲碳+淬火+低溫回火的熱處理方式的合金結(jié)構(gòu)鋼為合金滲碳鋼。其含碳量為0.1%～0.25%，主要合金元素有Cr、Ni、B，另外還有少量輔助合金元素V、W、Mo、Ti等。合金滲碳鋼是對低碳鋼進(jìn)行滲碳，然后進(jìn)行淬火和低溫回火得到的。合金滲碳鋼零件表面具有高強(qiáng)度、高耐磨性和高的耐疲勞性能，而內(nèi)部具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和良好的韌性。合金滲碳鋼適用于工作在有強(qiáng)烈沖擊、接觸疲勞、嚴(yán)重摩擦磨損的條件下，表面要求具有高耐磨性，而內(nèi)部具有優(yōu)良的抗沖擊性的零件。20CrMnTi是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，常用于制造汽車的變速齒輪、軸、發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸（見圖1-5）、活塞銷等零件。三、黑色金屬材料圖1-5發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸常用合金滲碳鋼在汽車上的應(yīng)用如表1-5所示三、黑色金屬材料（3）合金調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用很廣。例如40Cr與碳素調(diào)質(zhì)鋼40、45相比，具有較高的淬透性和綜合力學(xué)性能，常用于制造較重要的調(diào)質(zhì)件和表面淬火件，如曲軸、連桿、搖臂軸、進(jìn)氣閥、凸輪及泵齒輪等；又如40CrNi、37CrNi3鋼具有很高的淬透性和高的強(qiáng)度、韌性、塑性，常用于制造曲軸、中間軸、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸等。合金調(diào)質(zhì)鋼是在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入一些合金元素，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理而成的鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為0.3%～0.6%，主要合金元素有Cr、Ni、Mn、Si等；具有高韌性、高塑性及相當(dāng)高的強(qiáng)度，用于制造在重載荷下、受力復(fù)雜、要求綜合力學(xué)性能優(yōu)良的重要零件。40Cr、40MnB是常用的合金調(diào)質(zhì)鋼，與碳素調(diào)質(zhì)鋼40、45相比具有較高的淬透性和綜合力學(xué)性能，常用于制造較重要的調(diào)質(zhì)件和表面淬火件，如汽車連桿、連桿螺栓、搖臂軸、進(jìn)氣閥、凸輪及汽車半軸等；又如40CrNi、37CrNi3鋼具有很高的淬透性和高的強(qiáng)度、韌性、塑性，適用于大截面、承受大載荷的重要結(jié)構(gòu)件，常用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸（見圖1-6）。三、黑色金屬材料圖1-6發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸常見合金調(diào)質(zhì)鋼在汽車上的應(yīng)用如表1-6所示。三、黑色金屬材料（4）合金彈簧鋼。合金彈簧鋼用于制造彈簧或者其他彈性零件。合金彈簧鋼的含碳量在0.45%～0.70%之間，加入的合金元素有Si、Mn、Cr、V等。彈簧在汽車中應(yīng)用比較多，有鋼板彈簧和螺旋彈簧（見圖1-7）等類型。彈簧一般在受振動(dòng)、受沖擊及交變載荷狀態(tài)下工作，因此，合金彈簧鋼具有高的屈服點(diǎn)、彈性極限、抗疲勞強(qiáng)度，以保證彈簧有足夠的彈性變形能力并能承受較大的載荷。同時(shí)，合金彈簧鋼還具有一定的塑性與韌性、一定的淬透性，不易脫碳及不易過熱。三、黑色金屬材料圖1-7螺旋彈簧合金彈簧鋼可制造截面較大、屈服強(qiáng)度較高的重要彈簧。常用合金彈簧鋼中，65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn用于制造截面積小于25mm2的各種螺旋彈簧和厚度小于10mm的板簧；55CrMnA、60CrMnA用于制造截面積小于50mm2的各種螺旋彈簧和鋼板彈簧。常見合金彈簧鋼在汽車上的應(yīng)用如表1-7所示。三、黑色金屬材料（5）滾動(dòng)軸承鋼。滾動(dòng)軸承鋼是用來制造各種滾動(dòng)軸承（見圖1-8）套圈和滾動(dòng)體的專用鋼。滾動(dòng)軸承鋼一般具有足夠高的抗壓強(qiáng)度、很高的疲勞強(qiáng)度、高的硬度和耐磨性、一定的韌性、耐腐蝕性及尺寸穩(wěn)定性。滾動(dòng)軸承鋼除用來制造滾動(dòng)軸承零件，如滾珠、滾柱、套圈外，還用來制造精密量具和發(fā)動(dòng)機(jī)的精密偶件。常用的滾動(dòng)軸承鋼是含碳量為0.95%～1.10%，含鉻量為0.40%～1.65%的高碳低鉻鋼，如GCr15、GCr9等。三、黑色金屬材料2）合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素（Cr、Mn、Si、Mo、V等）制成的，加入合金元素提高了鋼的淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性。合金工具鋼主要用來制造量具、切削刀具（如圖1-9所示的銑刀）、耐沖擊工具和冷、熱模具及一些特殊用途的工具。三、黑色金屬材料圖1-8滾動(dòng)軸承圖1-9銑刀合金工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三種類型。其中，含碳量較高的鋼（ωC>0.8%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，這類鋼淬火后的硬度高，且具有足夠的耐磨性；含碳量中等的鋼（ωC為0.35%～0.70%）多用于制造熱作模具，這類鋼淬火后的硬度較低，但韌性良好。合金工具鋼的牌號(hào)和合金結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別僅在于含碳量的表示方法，它用一位數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)含碳量≥1%時(shí)，則不予標(biāo)出。例如，5CrMnMo為合金工具鋼，平均含碳量為0.5%，含鉻、錳、鉬量均小于1.5%。又如，Cr12MoV為合金工具鋼，平均含碳量大于1.0%，含鉻量為11.5%～12.5%，鉬、釩的含量均小于1.5%。刃具鋼又分為低合金刃具鋼和高速鋼。低合金刃具鋼主要是含鉻的鋼，如9CrSi是應(yīng)用廣泛的刃具鋼，用于制造要求變形小的各種薄刃低速切削刃具，如絲錐、板牙、鉸刀等。高速鋼含鎢、鉻、釩等合金元素較多，具有很高的紅硬性，當(dāng)其切削溫度高達(dá)600℃時(shí)，仍然保持高硬度和高耐磨性。此外，高速鋼還具有足夠的強(qiáng)度、韌性，所以它是重要的切削刀具材料，常用的高速鋼有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。三、黑色金屬材料（1）合金刃具鋼。合金刃具鋼主要用來制造車刀、銑刀、鉆頭等各種切削刀具。合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼。①低合金刃具鋼。低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。主要加入的合金元素有Cr、Mn、Si、W、V等。低合金刃具鋼與碳素工具鋼相比提高了淬透性，能制造尺寸較大的刀具，可在冷卻介質(zhì)（如油）中較緩慢地冷卻淬火，使變形傾向減小。這類鋼的強(qiáng)度和耐磨性也比碳素工具鋼高，但由于合金元素的加入量不大，一般工作溫度不得超過300℃。9CrSi和CrWMn是常用的低合金刃具鋼，低合金刃具鋼的預(yù)備熱處理方式是球化退火，最終熱處理方式為淬火后低溫回火。這類鋼常用于制造低速或手動(dòng)工具或刀具等，如絲錐、板牙、鉆頭、鉸刀、刮刀和拉刀等。②高速鋼。用于制造高速度切削工具的鋼稱為高速鋼。其含碳量在0.70%～1.65%之間，含合金元素總量>10%，主要合金元素有W、Mo、Cr、V等，合金元素與碳形成碳化物，以提高鋼的硬度、耐磨性和紅硬性。因此，高速鋼具有很高的紅硬性，當(dāng)其切削溫度高達(dá)600℃時(shí)，仍然保持高硬度和高耐磨性，一般用來制造切削速度較高的刀具（如車刀、銑刀、拉刀等）。高速鋼的熱處理包括鍛造后的球化退火及加工成形后的淬火與低溫回火。常用的高速鋼有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，前者通用性強(qiáng)，能滿足一般要求，但紅硬性較差且價(jià)格高，主要用于制造截面積較小的刀具和普通鉆頭；后者的特點(diǎn)是價(jià)格相對較低，用來制造鉆頭、滾刀、銑刀以及大截面的刀具。三、黑色金屬材料（2）合金量具鋼。量具是測量工件的工具，如游標(biāo)卡尺、千分尺、塞規(guī)、量塊、樣板等。它們的工作部分要求高硬度、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性和足夠的韌性。量具沒有單獨(dú)的專用鋼種。碳素工具鋼、合金工具鋼和滾動(dòng)軸承鋼都可以用來制造量具，但精度要求較高的量具，一般采用微變形合金工具鋼制造，如CrWMn、CrMn、GCr15等。量具鋼經(jīng)淬火后要在150～170℃進(jìn)行長時(shí)間保溫回火和冷處理，以穩(wěn)定尺寸。常用合金量具鋼的牌號(hào)、熱處理方法和用途如表1-8所示。三、黑色金屬材料3）特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有某些特殊的物理、化學(xué)、力學(xué)性能，能在特殊的環(huán)境、工作條件下使用的鋼。常用的特殊性能鋼有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。特殊性能鋼的牌號(hào)與合金工具鋼牌號(hào)的表示方法相同，例如，2Cr13為不銹鋼，平均含碳量為0.20%，含鉻量為12.5%～13.5%。另外，當(dāng)含碳量小于或等于0.03%和小于或等于0.08%時(shí)，在鋼號(hào)前面分別標(biāo)00和0，如00Cr18Ni10和0Cr18Ni9等。（1）不銹鋼。不銹鋼的主要合金元素是鉻和鎳。不銹鋼的性能中最重要的是耐腐蝕性，此外還要有合適的力學(xué)性能，良好的冷、熱加工和焊接工藝性能。鉻是使不銹鋼獲得耐腐蝕性的基本合金元素。加入Cr、Ni等合金元素，可使腐蝕速度降低，提高鋼的耐腐蝕性。常用的不銹鋼有1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr18Ni9等。圖1-10所示為不銹鋼法蘭。三、黑色金屬材料圖1-10不銹鋼法蘭（2）耐熱鋼。耐熱鋼是指在高溫下具有高的抗氧化性能和較高強(qiáng)度以及良好的耐熱性能的鋼。耐熱鋼可分為抗氧化鋼與熱強(qiáng)鋼兩類。抗氧化鋼一般具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受的載荷較低。熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。耐熱鋼常用于制造高溫下工作的零部件，如內(nèi)燃機(jī)氣門（見圖1-11）、渦輪葉片（見圖1-12）等。在汽車上常用的耐熱鋼是4Cr9Si2，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門。三、黑色金屬材料圖1-11內(nèi)燃機(jī)氣門圖1-12渦輪葉片（3）耐磨鋼。耐磨鋼種類繁多，可分為高錳鋼，中、低合金耐磨鋼等。高錳鋼是耐磨鋼中用量最大的一種，如ZGMn13，適用于制造在強(qiáng)烈沖擊條件下工作的零件，如鐵路道岔、挖掘機(jī)鏟齒（見圖1-13）等。三、黑色金屬材料圖1-13挖掘機(jī)鏟齒3．鑄鐵1）鑄鐵的類型鑄鐵是含碳量大于2.11%，并且含有硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。在鑄鐵中，碳以滲碳體或石墨的形式存在。根據(jù)碳的存在形式和鑄鐵中石墨的形態(tài)不同，鑄鐵可分為以下類型，具體見表1-9。三、黑色金屬材料2）常用鑄鐵的牌號(hào)、性能及用途（1）灰鑄鐵?；诣T鐵是生產(chǎn)中使用最多的鑄鐵?；诣T鐵含碳量較高（含碳量為2.7%～4.0%），可看成碳素鋼的基體加片狀石墨。由于片狀石墨對基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中。鑄鐵中的石墨含量越大，尺寸越大，分布越不均勻，割裂基體越嚴(yán)重，鑄件的強(qiáng)度、塑性和韌性就越差，因此灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼。由于石墨對抗壓強(qiáng)度的影響不大，所以灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)。同時(shí)由于石墨的存在，灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、耐磨性和消振性，以及良好的切削加工性能和較低的缺口敏感性?；诣T鐵常用于受力不大、沖擊載荷小、需要減振或耐磨的各種零件，如機(jī)床床身、機(jī)座、箱體、閥體等，汽車上制動(dòng)器的制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓也是用灰鑄鐵制成的，如圖1-14所示?；诣T鐵的牌號(hào)由“灰鐵”兩字的漢語拼音首字母“HT”及后面一組數(shù)字組成，數(shù)字表示其最低的抗拉強(qiáng)度。例如HT250，表示最低抗拉強(qiáng)度為250MPa的灰鑄鐵。三、黑色金屬材料圖1-14制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓（2）可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵是白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火得到的一種具有團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵?？慑戣T鐵不可以鍛造，只是其塑性和韌性遠(yuǎn)比灰鑄鐵高，同時(shí)由于石墨呈團(tuán)絮狀，減小了石墨對金屬基體的割裂作用和應(yīng)力集中，因而可鍛鑄鐵比灰鑄鐵有較高的強(qiáng)度，并且有一定的塑性和韌性，可以部分代替鍛鋼。我國常用的可鍛鑄鐵有黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵。其牌號(hào)由三個(gè)字母及兩組數(shù)字組成。黑心可鍛鑄鐵有“可、鐵、黑”三字的漢語拼音首字母“KTH”表示；珠光體可鍛鑄鐵用“可、鐵、珠”三字的漢語拼音首字母“KTZ”表示，后面兩組數(shù)字分別表示最抵抗拉強(qiáng)度和最小伸長率。例如，KTH300-06表示最低抗拉強(qiáng)度為300MPa，最小伸長率為6%的黑心可鍛鑄鐵；KTZ450-06表示最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最小伸長率為6%的珠光體可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵具有一定的強(qiáng)度及較高的塑性和韌性，可用于制造承受沖擊和振動(dòng)的零件，如汽車后橋殼、差速器殼、減速器殼、變速器殼體（見圖1-15）等；珠光體可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度、良好的耐磨性，但塑性、韌性不如黑心可鍛鑄鐵，一般用來制造耐磨損、承受高載荷和一定沖擊的零件，如小型曲軸、連桿、輪軸、齒輪、搖臂等。三、黑色金屬材料圖1-15變速器殼體（3）球墨鑄鐵。球墨鑄鐵經(jīng)球化處理而使石墨大部分或全部呈球狀。由于球狀球墨對基體的割裂作用減小，所以球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑性超過灰鑄鐵和可鍛鑄鐵，甚至超過某些低碳鋼。但球墨鑄鐵仍具有良好的鑄造性、減振性、耐磨性及切削加工性能。球墨鑄鐵的牌號(hào)用“QT”加兩組數(shù)字表示。“QT”表示“球鐵”，后面兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最小伸長率。例如，QT500-7表示最低抗拉強(qiáng)度為500MPa，最小伸長率為7%的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵應(yīng)用廣泛，可用來制造一些受力復(fù)雜而強(qiáng)度、韌性及耐磨性要求高的零件。例如，QT400-18適用于制造汽車輪轂（見圖1-16）、后橋殼及減速器殼體等；QT500-7適用于制造汽車、拖拉機(jī)的曲軸、連桿、凸輪軸等零件。三、黑色金屬材料圖1-16汽車輪轂1．氣缸體、氣缸套和氣缸蓋的材料（1）氣缸體材料。氣缸體工作時(shí)承受較大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，因此，要求材料具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及良好的鑄造性和切削加工性能。一般采用灰鑄鐵作為氣缸體材料。（2）氣缸套材料。氣缸套內(nèi)壁直接承受燃?xì)獾母邷?，且與活塞間具有高速相對運(yùn)動(dòng)，承受壓力。因此，常用的氣缸套材料為耐磨合金鑄鐵，主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵等。（3）氣缸蓋材料。氣缸蓋用來封閉氣缸構(gòu)成燃燒室，承受高溫、高壓、機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。因此，氣缸蓋材料常選用導(dǎo)熱性好、高溫機(jī)械強(qiáng)度高、能承受反復(fù)熱應(yīng)力、鑄造性能良好的灰鑄鐵、合金鑄鐵和鋁合金。2．活塞銷、活塞環(huán)的材料活塞銷材料一般采用20低碳鋼或20Cr、18CrMnTi等低碳合金鋼。活塞環(huán)材料應(yīng)耐磨、韌性好，具有良好的耐熱性和易加工性。常用的活塞環(huán)材料有灰鑄鐵和在灰鑄鐵基礎(chǔ)上加入一定量的銅、鉻、鋁及鎢等合金元素所形成的合金鑄鐵。3．連桿、氣門的材料（1）連桿材料。連桿工作時(shí)承受燃?xì)鈮毫ΑT性力，以及交變的拉壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。連桿材料一般選用45鋼、40Cr或40MnB等調(diào)質(zhì)鋼。（2）氣門材料。氣門工作時(shí)承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，氣門材料應(yīng)選用耐熱、耐腐蝕、耐磨的材料。進(jìn)、排氣門工作條件不同，材料的選擇也不同。進(jìn)氣門一般可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金鋼制造；排氣門工作溫度高達(dá)850℃，因此排氣門選用高鉻耐熱鋼制造，常采用4Cr10Si2Mo、4Cr14Ni14W2Mo。四、汽車典型零件選材4．汽車齒輪的材料汽車齒輪的材料要求具有高的疲勞強(qiáng)度和高的接觸疲勞強(qiáng)度。輪齒內(nèi)部應(yīng)具有足夠的抗沖擊性，以防止輪齒受沖擊過載時(shí)折斷。一般選用經(jīng)過滲碳處理的低碳鋼作為重要齒輪的材料。應(yīng)用最多的是經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火處理的合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi。5．汽車曲軸等軸類零件的材料軸類零件應(yīng)具有高的強(qiáng)度、足夠的剛度、良好的韌性以及高的疲勞強(qiáng)度，在相對運(yùn)動(dòng)的摩擦部位（如軸頸、鍵等），還應(yīng)具有高的硬度和耐磨性。因此，一般用經(jīng)鍛造或軋制的低、中碳鋼或合金鋼制造。常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有35鋼、40鋼、45鋼、50鋼等，其中45鋼最常用。當(dāng)載荷大且有外形、尺寸和質(zhì)量限制，或耐磨性要求高時(shí)采用合金鋼制造軸類零件。常用的合金鋼有20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸承受連桿的作用力，因此要求材料具有高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。中、小功率內(nèi)燃機(jī)曲軸常用的材料為45鋼、40Cr、5Mn2等。四、汽車典型零件選材6．汽車彈簧材料汽車彈簧主要有懸架的螺旋彈簧、鋼板彈簧以及發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣門彈簧。彈簧的主要作用是緩沖和減振，以及位置復(fù)原。汽車鋼板彈簧承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷作用，需要高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，一般選用65Mn、60Si2Mn鋼制造。中型或重型汽車鋼板彈簧選用5CrMn、55SiMnVB鋼制造；重型載貨汽車鋼板彈簧選用55SiMnMoV、55SiMnMoVNb鋼制造。內(nèi)燃機(jī)中的氣門彈簧是壓縮彈簧，其作用是在凸輪、搖臂挺桿的聯(lián)合作用下，使氣門打開或關(guān)閉。其承受的應(yīng)力不大，一般采用淬透性比較好，有一定耐熱性的50CrVA鋼。7．車身、縱梁和擋板車身、縱梁和擋板均為沖壓件。汽車?yán)錄_壓零件采用的材料有鋼板和鋼帶，鋼板包括熱軋鋼板和冷軋鋼板，如鋼板08、20、25和16Mn等。四、汽車典型零件選材課后練習(xí)1．脆性材料的伸長率為。A．>1%B．<1%C．>5%D．<5%2．塑性材料的伸長率一般為。A．>3%B．>5%C．>7%D．>9%3．下列塑性最好的材料是。A．鑄鐵B．低碳鋼C．高碳鋼D．中碳鋼4．金屬材料在常溫下的力學(xué)性能包括硬度、強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、韌性和。A．塑性B．彈性C．脆性D．熱硬性5．下列金屬材料中，焊接性最差的是。A．低碳鋼B．中碳鋼C．高碳鋼D．鑄鐵課后練習(xí)6．下列材料中，可鍛性最好的是。A．低碳鋼B．中碳鋼C．高碳鋼D．鑄鐵7．金屬材料的力學(xué)性能指的是什么？主要用哪些指標(biāo)來衡量？8．什么是金屬材料的工藝性能？它包括哪些具體的性能？9．解釋熱處理的含義并說明其作用。10．表面淬火的目的是什么？11．表面化學(xué)熱處理的目的是什么？12．影響鑄鐵性能的主要因素有哪些？列舉鑄鐵在汽車中的應(yīng)用。13．解釋下列材料牌號(hào)的含義：Q235、25、T10、20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、QT400-15、HT250。思政元素鐵是支撐現(xiàn)代社會(huì)的骨架，可以說，沒有鐵就沒有現(xiàn)代文明。人類的歷史，也是一部金屬使用發(fā)展史。為什么要使用金屬呢？因?yàn)槿祟愐婚_始使用天然的樹木、骨頭建造房屋、兵器，這些都太脆弱了。只有金屬能夠長久保存，并且堅(jiān)固耐用。人類一開始使用的金屬是青銅，也就是銅錫合金，青銅強(qiáng)度高、熔點(diǎn)低，耐磨且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，這意味著人類在技術(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)候，用稍高的溫度就可以冶煉青銅。四千年前的青銅時(shí)代，人類用青銅制作了大量的刀斧、酒杯、大鼎。中國出土的后母戊鼎，反映了商朝青銅鑄造業(yè)的宏大規(guī)模。到了公元前1500年，人類進(jìn)入了鐵器時(shí)代。與青銅相比，鐵有很多優(yōu)點(diǎn)，首先就是鐵比青銅更堅(jiān)硬，做刀斧兵器更鋒利，延展性好，能夠鑄造成各種形狀，而且鐵礦遠(yuǎn)比銅礦豐富。鐵相對于銅來說，冶煉更困難，鐵的熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)高很多，直到發(fā)明了風(fēng)箱，才讓爐灶溫度達(dá)到冶煉鐵的溫度，因此鐵器時(shí)代在青銅時(shí)代之后。思政元素中國古代的煉鐵技術(shù)很高，現(xiàn)在中國國家博物館還留著西漢的鐵戟，距今已經(jīng)2000多年，依然非常精美。鋼鐵就像糧食一樣，為支撐國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。我國成為制造業(yè)大國，鋼鐵工業(yè)功不可沒，鋼鐵工業(yè)對國防、石油、造船、建筑、裝備制造業(yè)等都起到了很大的支撐與推動(dòng)作用。21世紀(jì)的前15年內(nèi)，我國生產(chǎn)了約70億噸鋼。沒有這70億噸鋼，哪能建起鱗次櫛比的高樓大廈、縱橫交錯(cuò)的鐵路和高速公路？如果沒有鋼鐵工業(yè)的支撐，我國造船工業(yè)不可能在全球占到那么大的比重。如果我國沒有如此強(qiáng)大的造船能力，航空母艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦就無從談起。從古至今，中國的發(fā)展變遷離不開冶金技術(shù)的升級，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展史就是一部濃縮的中國創(chuàng)業(yè)史。從無到有，百煉成鋼，如今的中國鋼鐵已然傲視全球。這個(gè)行業(yè)數(shù)十年的篳路藍(lán)縷，起伏間不斷發(fā)展壯大，有力地托起一個(gè)新時(shí)代的中國，我們相信，鋼鐵注定還將成為中國夢最為堅(jiān)實(shí)的后盾！項(xiàng)目一汽車常用材料的認(rèn)識(shí)與選用任務(wù)二有色金屬及非金屬材料在汽車上的應(yīng)用汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解常用有色金屬及非金屬材料的類型。2．熟悉鋁及鋁合金、銅及銅合金、軸承合金在汽車上的應(yīng)用情況。3．了解其他非金屬材料的性能特點(diǎn)及其在汽車上的應(yīng)用情況。思政目標(biāo)1．培養(yǎng)愛國主義情懷，增強(qiáng)民族自豪感，增強(qiáng)責(zé)任意識(shí)；2．培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀和科學(xué)觀，不畏勞苦，刻苦鉆研；3．內(nèi)修外練，堅(jiān)定理想信念，加強(qiáng)自身建設(shè)。任務(wù)引入有色金屬因具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性能好等特性，在現(xiàn)代汽車上的用量逐年增加。近年來，在轎車制造行業(yè)，采用鋁、鎂（鎂合金輪轂如圖1-17所示）、鈦等輕金屬替代鋼鐵材料，是轎車輕量化的一個(gè)重要手段。圖1-17鎂合金輪轂1．鋁及鋁合金1）工業(yè)純鋁目前鋁是工業(yè)中用量最大的有色金屬。純鋁是銀白色金屬，密度小（2.7g/cm3），大約是鋼或鐵密度的1/3，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于銅、銀、金而居第四位，且價(jià)格較低，強(qiáng)度低（σb≈80MPa），塑性很高（δ=50%、ψ=80%），具有良好的加工性能和焊接性能，良好的抗大氣腐蝕能力。工業(yè)純鋁在汽車上的應(yīng)用主要是作為空氣壓縮機(jī)墊圈、排氣閥墊片、汽車銘牌等的材料。我國工業(yè)純鋁的牌號(hào)是用其純度來編號(hào)的，如L1、L2、L3等，L為“鋁”字的拼音首字母，編號(hào)數(shù)字越大，純度越低。例如，L1的含鋁量為99.7%，雜質(zhì)總量不大于0.3%；L4的含鋁量為99.4%，雜質(zhì)總量不大于0.6%。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用2）鋁合金純鋁的強(qiáng)度低，無法作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料使用，因此，通常在鋁中加入一定量的其他金屬元素以制成具有較高強(qiáng)度的鋁合金。鋁合金用于制造承受載荷的結(jié)構(gòu)零件，根據(jù)其成分和工藝特點(diǎn)，可分為變形鋁合金（或稱壓力加工鋁合金）和鑄造鋁合金兩類。（1）變形鋁合金。變形鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，可以通過壓力加工制成各種半成品，也可以焊接。它主要用于承受中等載荷或高載荷的構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架、飛機(jī)起落架等。常用的變形鋁合金有防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金及鍛造鋁合金等。此類鋁合金在汽車上應(yīng)用不多。（2）鑄造鋁合金。鑄造鋁合金有良好的鑄造性能，可以鑄成各種形狀復(fù)雜的零件，但塑性低，不宜進(jìn)行壓力加工。鑄造鋁合金按主加合金元素的不同，可分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金及鋁鋅合金等。其中應(yīng)用最廣的是鋁硅合金，俗稱硅鋁明，具有良好的鑄造性能，廣泛用于制造形狀復(fù)雜的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞（見圖1-18）、氣缸體、氣缸套等。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用2）鋁合金純鋁的強(qiáng)度低，無法作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料使用，因此，通常在鋁中加入一定量的其他金屬元素以制成具有較高強(qiáng)度的鋁合金。鋁合金用于制造承受載荷的結(jié)構(gòu)零件，根據(jù)其成分和工藝特點(diǎn)，可分為變形鋁合金（或稱壓力加工鋁合金）和鑄造鋁合金兩類。（1）變形鋁合金。變形鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，可以通過壓力加工制成各種半成品，也可以焊接。它主要用于承受中等載荷或高載荷的構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架、飛機(jī)起落架等。常用的變形鋁合金有防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金及鍛造鋁合金等。此類鋁合金在汽車上應(yīng)用不多。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用（2）鑄造鋁合金。鑄造鋁合金有良好的鑄造性能，可以鑄成各種形狀復(fù)雜的零件，但塑性低，不宜進(jìn)行壓力加工。鑄造鋁合金按主加合金元素的不同，可分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金及鋁鋅合金等。其中應(yīng)用最廣的是鋁硅合金，俗稱硅鋁明，具有良好的鑄造性能，廣泛用于制造形狀復(fù)雜的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞（見圖1-18）、氣缸體、氣缸套等。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用圖1-18發(fā)動(dòng)機(jī)活塞鑄造鋁合金的牌號(hào)由“Z”加鋁及主要合金元素符號(hào)組成，主要合金元素符號(hào)后跟有表示其名義百分含量的數(shù)字，如果合金元素的百分含量小于1，一般不標(biāo)數(shù)字，如ZAlSi7Mg。鑄造鋁合金的代號(hào)用漢語拼音字母“ZL”（鑄鋁）與三個(gè)數(shù)字組成，ZL后面第一個(gè)數(shù)字表示合金類別，1表示鋁硅合金，2、3、4分別表示鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金。ZL后第二、三位數(shù)字表示合金順序號(hào)，順序號(hào)不同，其化學(xué)成分也不同。例如，ZAlSi7Mg的代號(hào)為ZL101。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用鑄造鋁合金在汽車上的應(yīng)用包括：制造氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、活塞、發(fā)動(dòng)機(jī)架等，尤其是活塞幾乎都用鋁合金制造。我國應(yīng)用鋁硅合金ZL108、ZL109、ZL111比較多。另外，底盤上采用鋁鑄件的零件也不少，如離合器殼體（見圖1-19）、變速器殼等。鑄造鋁合金在汽車上的應(yīng)用情況見表1-10。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用圖1-19離合器殼體2．銅及銅合金1）純銅純銅呈紫紅色，故又稱紫銅。純銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于金和銀，是常用的導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料。純銅強(qiáng)度低（230～240MPa）、硬度?。?0～50HBS）、塑性好，易于冷、熱壓力加工，焊接性能良好。純銅的牌號(hào)有T1、T2、T3三種?！癟”為“銅”字漢語拼音首字母，編號(hào)越大，純度越低。純銅可用來制造發(fā)動(dòng)機(jī)的輸油管、缸頭墊、火花塞墊等。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用2）黃銅工業(yè)上廣泛采用的銅合金分為黃銅、青銅和白銅三類。其中應(yīng)用較廣的是黃銅。黃銅是以鋅為主要添加元素的銅合金，具有良好的力學(xué)性能，易于加工成形，并且對大氣、海水、淡水、蒸汽有相當(dāng)高的耐腐蝕性。通常將銅鋅二元合金稱為普通黃銅，其牌號(hào)由“黃”字漢語拼音首字母“H”加數(shù)字組成，數(shù)字表示平均含銅量的百分?jǐn)?shù)。例如，H62表示含銅量為62%，含鋅量為38%的普通黃銅。在普通黃銅中加入其他的合金元素所構(gòu)成的合金，稱為特殊黃銅。其牌號(hào)為H+主加元素符號(hào)+含銅量+主加元素含量。例如，HSn70-1表示含錫（主加元素）量為1%、含銅量為70%，其余為鋅的錫黃銅。黃銅在轎車上可用于轉(zhuǎn)向節(jié)襯套（見圖1-20）、鋼板彈簧襯套、軸套等耐磨件，也可用于散熱器冷凝管、冷卻管，還可用于裝飾件、供水排水管、油管接頭、制動(dòng)三通接頭、墊片和墊圈。黃銅在汽車上的應(yīng)用情況見表1-11。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用圖1-20轉(zhuǎn)向節(jié)襯套3．軸承合金發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承、曲柄銷軸承、活塞銷軸承及搖臂軸承等都是滑動(dòng)軸承。用來制造滑動(dòng)軸承中軸瓦內(nèi)襯的合金，稱為軸承合金?；瑒?dòng)軸承起支撐作用，而且在運(yùn)轉(zhuǎn)中軸與軸瓦之間有強(qiáng)烈的摩擦。由于軸是機(jī)器的重要零件，且造價(jià)高，更換難，且磨損不可避免，因此要求軸承合金具有高的疲勞強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、塑性和韌性；具有低的摩擦系數(shù)、良好的磨合性、抗咬合性及親油性；具有良好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性以及較小的膨脹系數(shù)；具有良好的工藝性能，即易于鑄造和切削加工。常用的滑動(dòng)軸承合金主要有錫基軸承合金（如ZChSnSb11-6、ZChSnSb8-4）、鉛基軸承合金（如ZChPbSn16-16-2）、銅基軸承合金（如ZCuPb30）等。錫基軸承合金和鉛基軸承合金又稱巴氏合金，是應(yīng)用廣泛的軸承合金。圖1-21所示為巴氏合金軸瓦。一、有色金屬在汽車上的應(yīng)用圖1-21巴氏合金軸瓦汽車上除大量使用金屬材料外，非金屬材料也得到越來越廣泛的應(yīng)用。常用的非金屬材料包括有機(jī)高分子材料（塑料、橡膠、膠黏劑等）、無機(jī)非金屬材料（陶瓷、玻璃）和復(fù)合材料。非金屬材料有許多金屬材料不具備的優(yōu)點(diǎn)：高分子材料質(zhì)輕、耐腐蝕、吸振、價(jià)廉；陶瓷硬度高、耐高溫、耐腐蝕；復(fù)合材料則是一種新興的、具有廣闊發(fā)展前景的工程材料。1．塑料塑料是應(yīng)用廣泛的有機(jī)高分子材料，其主要成分是合成樹脂，此外還包括填料或增強(qiáng)材料、增塑劑、固化劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑及阻燃劑等添加劑。合成樹脂在一定的溫度、壓力下可軟化并塑造成形，決定了塑料的基本屬性，并起到黏結(jié)劑的作用；其他添加劑是為了彌補(bǔ)或改進(jìn)塑料的某些性能。塑料具有質(zhì)量輕、耐磨、吸振、耐腐蝕、絕緣、可以著色、易于加工成形等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用，但塑料的不足之處是強(qiáng)度、剛度較低，耐熱性差，易老化等。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用1）塑料的類型及性能特點(diǎn)按用途分，塑料可分為通用塑料和工程塑料。通用塑料是指用于制造日常用品、農(nóng)用品等的塑料。這類塑料產(chǎn)量大，用途廣、成形性好、價(jià)格便宜，因而應(yīng)用廣泛。工程塑料是指用于制造工程構(gòu)件和機(jī)械零件的塑料。工程塑料主要有ABS塑料、聚甲醛和聚碳酸酯等。這類塑料強(qiáng)度、剛度較高，韌性、耐熱性、耐腐蝕性較好，可用來代替金屬材料制造機(jī)械結(jié)構(gòu)件。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用2）塑料在汽車上的應(yīng)用塑料在汽車上的應(yīng)用越來越多，涉及汽車的內(nèi)飾件、外裝件、功能件，如保險(xiǎn)杠、散熱器格柵、儀表板、燃油箱等，用量約占全車質(zhì)量的9%。塑料在汽車上的應(yīng)用見表1-12。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用2．橡膠橡膠是以生橡膠（簡稱生膠）為主要原料，加入各種適量的配合劑制成的，屬于黏彈性高分子材料，具有彈性模量低、彈性極限高、耐疲勞、易硫化黏結(jié)等性能；有些膠種還具有耐油、耐化學(xué)介質(zhì)、耐高溫及氣密性好等性能。1）橡膠的類型橡膠分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠是指以天然橡膠為生膠形成的橡膠材料，屬于通用橡膠，具有優(yōu)良的彈性，較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的抗疲勞性、耐磨性、防水性、絕熱性與電絕緣性，以及良好的加工性能。合成橡膠是以石油、天然氣和煤等為原料，通過化學(xué)合成的方法制成的與天然橡膠性質(zhì)相似的高分子材料。合成橡膠的原料來源豐富，成本低廉，其品種和數(shù)量較多，產(chǎn)量已超過天然橡膠。按其性能和用途不同，橡膠又可分為通用橡膠和特種橡膠兩大類。通用橡膠的性能與天然橡膠相似，物理性能和機(jī)械加工性能較好。特種橡膠，是指具有耐熱、耐寒、耐油和耐化學(xué)腐蝕等特殊性能的橡膠，如硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠等。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用2）橡膠的主要特性和其他材料相比較，橡膠的主要特性有以下幾點(diǎn)：極高的彈性、良好的熱塑性、良好的黏著性、良好的絕緣性。此外，橡膠還具有良好的耐腐蝕性、密封性和耐寒性等，但是橡膠的導(dǎo)熱性能差，抗拉強(qiáng)度低，且容易老化。橡膠老化會(huì)出現(xiàn)變色、發(fā)黏、變硬、變脆及龜裂等現(xiàn)象。因此，在橡膠制品的使用中應(yīng)避免其與酸、堿、油及有機(jī)溶劑接觸，盡量避免受熱、日曬和雨淋等。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用3）橡膠在汽車上的應(yīng)用橡膠是在汽車上大量應(yīng)用的一種重要材料。汽車上的橡膠零部件約有300種，廣泛分布于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件，以及傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向、懸架、制動(dòng)、電氣儀表及車身等系統(tǒng)內(nèi)。橡膠在汽車上的應(yīng)用見表1-13。提示：橡膠制品占轎車總質(zhì)量的3%～6%，現(xiàn)代轎車中橡膠用量最大的是輪胎，約占轎車中橡膠件總質(zhì)量的70%。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用3．陶瓷陶瓷是各種無機(jī)非金屬材料的通稱。陶瓷以天然或合成的化合物為原料，經(jīng)處理、成形、干燥、燒結(jié)而成。陶瓷不僅僅是用來制造日用器皿的傳統(tǒng)陶瓷材料，近年來隨著陶瓷性能的不斷改進(jìn)，已發(fā)展成為金屬材料和高分子材料以外的第三大類工程材料。陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕性好、耐磨性好、抗壓強(qiáng)度高等特點(diǎn)。目前它在汽車上得到了越來越多的應(yīng)用。在汽車中應(yīng)用的陶瓷材料主要有普通陶瓷、特種陶瓷。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用普通陶瓷是以黏土、石英或長石等天然硅酸鹽材料（含SiO2的化合物）為原料，經(jīng)過配制、燒結(jié)而制成的。這類陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬，耐腐蝕性好，不導(dǎo)電，易于加工成形，是應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)材料。日用陶瓷、建筑陶瓷和化工陶瓷一般屬于普通陶瓷。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞（見圖1-22）就是由普通陶瓷制成的。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用圖1-22火花塞特種陶瓷，又稱精細(xì)陶瓷，采用高純度人工合成的原料，利用精密控制工藝成形燒結(jié)制成。特殊陶瓷一般具有某些特殊性能，以適應(yīng)各種需要。根據(jù)其主要成分，特種陶瓷分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金屬陶瓷等。特種陶瓷具有特殊的力學(xué)、光、聲、電、磁、熱等性能。近年來，特種陶瓷在汽車上大量應(yīng)用，它能大大提升汽車的可靠性。如氧化鋯陶瓷氧傳感器（見圖1-23）可靠性很高，在使用過程中力學(xué)性能優(yōu)良，而且可以減少許多由于摩擦產(chǎn)生的熱量，延長部件的使用壽命。提示：氧傳感器作為凈化排氣的部件，可用于測定排氣中的O2濃度，再將該測定值反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣及燃料供給系統(tǒng)，可促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃燒保持在充分燃燒狀態(tài)。這樣可以達(dá)到顯著的節(jié)能效果。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用圖1-23氧化鋯陶瓷氧傳感器4．復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的金屬材料或非金屬材料通過人工復(fù)合而制成的。它不僅具有各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，還可獲得單一材料不具備的優(yōu)越的綜合性能。日常所見的人工復(fù)合材料很多，如鋼筋混凝土就是用鋼筋與石子、沙子、水泥等制成的復(fù)合材料，汽車輪胎是由人造纖維與橡膠復(fù)合而成的材料。復(fù)合材料主要應(yīng)用在航空、航天工業(yè)中。近年來，隨著汽車輕量化和高性能的發(fā)展趨勢，復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用日益增多。復(fù)合材料種類很多，可分為高分子基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料；也可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層狀增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒狀增強(qiáng)復(fù)合材料。目前，發(fā)展最快、應(yīng)用較廣的復(fù)合材料是纖維增強(qiáng)塑料，它包括玻璃纖維增強(qiáng)塑料和碳纖維增強(qiáng)塑料。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用1）玻璃纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維增強(qiáng)塑料又稱玻璃鋼，是以玻璃纖維及制品為增強(qiáng)劑，以樹脂為黏結(jié)劑而制成的。其強(qiáng)度、抗疲勞性、韌性都比塑料高很多，強(qiáng)度高于鋁合金，耐腐蝕性、隔熱性好，且成型工藝簡單，成本低。玻璃鋼用于零部件，可減輕汽車的自重，提高汽車的性能。目前玻璃鋼在汽車上常用于儀表板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、保險(xiǎn)杠（見圖1-24）、擋泥板等。以尼龍、聚烯烴類、聚苯乙烯類等熱塑性樹脂為黏結(jié)劑制成的熱塑性玻璃鋼，具有較高的力學(xué)性能、耐熱性能和抗老化性能，工藝性能也好，此類復(fù)合材料的強(qiáng)度達(dá)到或超過了某些金屬，可用來制造軸承、齒輪、儀表盤、殼體、葉片等零件。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用圖1-24玻璃鋼制成的汽車前后保險(xiǎn)杠2）碳纖維增強(qiáng)塑料碳纖維增強(qiáng)塑料是以碳纖維或其織物為增強(qiáng)劑，以碳或石墨化的樹脂作為基體而制成的。由于碳纖維比玻璃纖維具有更高的強(qiáng)度和剛度，且具有良好的耐疲勞性能，因此碳纖維增強(qiáng)塑料是比較理想的增強(qiáng)材料。碳纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度與鋼相近，化學(xué)穩(wěn)定性好，摩擦系數(shù)小，自潤性與耐熱性好，其綜合性能優(yōu)于玻璃鋼。碳纖維增強(qiáng)塑料主要用于航天工業(yè)，它在汽車上可用于傳動(dòng)軸、鋼板彈簧、保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)挺桿等結(jié)構(gòu)件。目前碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有碳纖維樹脂、碳纖維金屬、碳纖維陶瓷等，其中以碳纖維樹脂應(yīng)用最為廣泛。二、非金屬材料在汽車上的應(yīng)用課后練習(xí)1．關(guān)于黃銅的敘述，不正確的是。A．黃銅是銅鋅合金B(yǎng)．黃銅零件在大氣、海水或有氨的介質(zhì)中易發(fā)生季裂C．黃銅易發(fā)生脫鋅D．單相黃銅強(qiáng)度高2．關(guān)于巴氏合金的敘述，不正確的是。A．軟基體組織上分布著硬質(zhì)點(diǎn)B．摩擦系數(shù)小、有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性C．疲勞強(qiáng)度低D．無偏析現(xiàn)象3．鉛青銅ZCuPb30的含銅量為。A．30%B．50%C．70%D．90%課后練習(xí)4．有色金屬與黑色金屬相比較，具有哪些優(yōu)良的性能?5．根據(jù)其成分和工藝特點(diǎn)，鋁合金分為哪兩類?各有什么應(yīng)用?6．工業(yè)上銅合金分類有哪些?黃銅在汽車上的應(yīng)用有哪些?7．常用的滑動(dòng)軸承合金主要有哪些?各有什么應(yīng)用?8．汽車常用的非金屬材料有哪些?各具有什么特性?9．工程上常用的非金屬材料包括哪幾類?10．課外查閱資料，分析新型非金屬材料在汽車上的應(yīng)用前景。思政元素稀土是一組金屬的簡稱，已知自然界中稀土礦物超過200種。最早發(fā)現(xiàn)稀土的是芬蘭化學(xué)家加多林，他從一塊形似瀝青的重質(zhì)礦石中分離出第一種稀土元素。18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少，當(dāng)時(shí)只能用化學(xué)法制得少量不溶于水的氧化物，歷史上習(xí)慣地把這種氧化物稱為“土”，因而得名稀土。稀土元素從18世紀(jì)末開始陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，共有17種，包括化學(xué)元素周期表中的15種鑭系元素，幾乎每隔3～5年，科學(xué)家就能夠發(fā)現(xiàn)稀土的新用途，每六項(xiàng)發(fā)明中，就有一項(xiàng)離不開稀土。稀土有“工業(yè)味精”“新材料之母”之稱，廣泛應(yīng)用于尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域。據(jù)工業(yè)和信息化部介紹，目前稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土催化材料等功能材料已是先進(jìn)裝備制造業(yè)、新能源、新興產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的原材料。中國稀土礦藏豐富，是能夠提供全部17種稀土金屬的國家。項(xiàng)目二投影法的基本知識(shí)任務(wù)一投影的概念及投影法的分類汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解投影的概念。2．掌握投影法的分類。思政目標(biāo)1．培養(yǎng)一絲不茍、精益求精、追求卓越的工匠精神。2．具有從不同角度、不同方向觀察事物本質(zhì)的思想。任務(wù)引入實(shí)際工程中的各種技術(shù)圖樣，都是按一定的投影方法繪制的，機(jī)械工程圖樣通常用正投影法繪制。本節(jié)首先介紹投影法的基本知識(shí)和物體三視圖，再討論點(diǎn)、線、面等幾何元素的投影原理。物體在陽光或燈光照射下，地面或墻面上就會(huì)出現(xiàn)物體的影子，這就是投影現(xiàn)象。如圖2-1所示，設(shè)有三角板ABC（以下簡稱△ABC），光源S和平面H，則自光源S通過三角板三個(gè)頂點(diǎn)的光線SA、SB、SC分別與平面H相交于a、b、c。這時(shí)△abc稱為△ABC在H面上的投影。光源S稱為投影中心，Sa、Sb、Sc稱為投影線，H面稱為投影面。在投影面上作出物體投影的方法稱為投影法。一、投影的概念一、投影的概念1．中心投影法所有投影線都相交于投影中心的投影方法稱為中心投影法。如圖2-1所示，投影線Sa、Sb、Sc相交于投影中心S，這時(shí)，三角板的投影不反映其真實(shí)形狀和大小，且隨著三角板與投影中心及投影面的距離遠(yuǎn)近而變化。二、投影法的分類2．平行投影法設(shè)將圖2-1中所示的投影中心S移至無窮遠(yuǎn)處，則所有投影線可以看作互相平行的。由互相平行的投影線在投影面上作物體投影的方法稱為平行投影法，如圖2-2所示。根據(jù)投影線是否垂直于投影面，平行投影法又可分為斜投影法和正投影法。（1）斜投影法：投影線傾斜于投影面的平行投影法，如圖2-2（a）所示。（2）正投影法：投影線垂直于投影面的平行投影法，如圖2-2（b）所示。二、投影法的分類若△ABC與投影面H平行，則這時(shí)在H面上得到的△ABC的正投影△abc反映了三角板的真實(shí)形狀和大小，與三角板到投影面的距離無關(guān)，而且作圖簡便。所以機(jī)械圖樣一般采用這種投影法，即正投影法繪制，所得的投影稱為正投影。二、投影法的分類課后練習(xí)1．所有投影線都相交于投影中心的投影方法稱為。2．由互相平行的投影線在投影面上作物體投影的方法稱為。3．斜投影法是投影線于投影面的平行投影法。4．正投影法是投影線于投影面的平行投影法。思政元素“科學(xué)最重，名利最輕”，對于錢學(xué)森來說，這是最合適不過的評價(jià)。我們不但要繼承錢學(xué)森在科學(xué)方面的創(chuàng)新和成就，更要繼承他實(shí)事求是、勇于拼搏，特別是淡泊名利、獻(xiàn)身學(xué)術(shù)的精神。涂元季在《科學(xué)在心，視金錢名利如浮云》中提到了錢學(xué)森的七條治學(xué)與處事原則：不題詞、不寫序、不參加任何科技成果評審會(huì)和鑒定會(huì)、不出席“應(yīng)景”活動(dòng)、不兼榮譽(yù)性職務(wù)、上年紀(jì)后不去外地開會(huì)、不上任何名人錄。這體現(xiàn)了一種什么樣的學(xué)術(shù)精神？需要什么樣的心境才能做到這一點(diǎn)呢？錢學(xué)森的這七條原則非常具體，而且特別具有現(xiàn)實(shí)針對性。在我們這個(gè)時(shí)代，不是有很多學(xué)者以題詞、寫序、參加論證和評審、身兼多種職務(wù)為榮耀嗎？這也啟發(fā)人思考在當(dāng)今時(shí)代學(xué)者到底應(yīng)該保持何種本色？科學(xué)家也好，學(xué)者也好，應(yīng)該如何衡量自身的成功，如何理性看待自己的職業(yè)邊界呢？思政元素錢學(xué)森在自己的書信中其實(shí)還提到很多“不”該做的事情，如不去用公款大吃大喝、不借公款出國旅游、不接受任何禮品，不同意為他立塑像和立功德碑，甚至反對將他住過的房子列為故居等等?！案袆?dòng)中國”十大人物頒獎(jiǎng)詞曾經(jīng)這樣評價(jià)錢學(xué)森：在他心里，國為重，家為輕，科學(xué)最重，名利最輕。5年歸國路，10年兩彈成。開創(chuàng)祖國航天，他是先行人，劈荊斬棘，把智慧鍛造成階梯，留給后來的攀登者。他是知識(shí)的寶藏，是科學(xué)的旗幟，是中華民族知識(shí)分子的典范。把學(xué)術(shù)研究作為信仰，才最終成就了錢學(xué)森的一生。作為一名學(xué)者，應(yīng)當(dāng)在任何時(shí)候都將學(xué)術(shù)成果和學(xué)術(shù)質(zhì)量看成最高的人生追求，追求學(xué)術(shù)精品，把更多的精力和時(shí)間花在閱讀、思考、寫作和交流方面，而不是應(yīng)酬方面。應(yīng)當(dāng)讓學(xué)術(shù)精品成為衡量學(xué)者的唯一標(biāo)準(zhǔn)，不斷追求自我的超越和創(chuàng)新，不斷放棄不屬于信仰的名利附屬物，這樣才不愧為當(dāng)今時(shí)代的真正學(xué)者。沉潛學(xué)問、安貧樂道，不亦美哉？這是錢學(xué)森一生的大美，也是錢學(xué)森治學(xué)與處世留給我們最有意義的財(cái)富。思政元素中國古代的煉鐵技術(shù)很高，現(xiàn)在中國國家博物館還留著西漢的鐵戟，距今已經(jīng)2000多年，依然非常精美。鋼鐵就像糧食一樣，為支撐國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。我國成為制造業(yè)大國，鋼鐵工業(yè)功不可沒，鋼鐵工業(yè)對國防、石油、造船、建筑、裝備制造業(yè)等都起到了很大的支撐與推動(dòng)作用。21世紀(jì)的前15年內(nèi)，我國生產(chǎn)了約70億噸鋼。沒有這70億噸鋼，哪能建起鱗次櫛比的高樓大廈、縱橫交錯(cuò)的鐵路和高速公路？如果沒有鋼鐵工業(yè)的支撐，我國造船工業(yè)不可能在全球占到那么大的比重。如果我國沒有如此強(qiáng)大的造船能力，航空母艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦就無從談起。從古至今，中國的發(fā)展變遷離不開冶金技術(shù)的升級，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展史就是一部濃縮的中國創(chuàng)業(yè)史。從無到有，百煉成鋼，如今的中國鋼鐵已然傲視全球。這個(gè)行業(yè)數(shù)十年的篳路藍(lán)縷，起伏間不斷發(fā)展壯大，有力地托起一個(gè)新時(shí)代的中國，我們相信，鋼鐵注定還將成為中國夢最為堅(jiān)實(shí)的后盾！項(xiàng)目二投影法的基本知識(shí)任務(wù)二三視圖的形成與投影規(guī)律汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解投影面的展開與三視圖的形成。2．掌握三視圖的投影規(guī)律。思政目標(biāo)1．培養(yǎng)一絲不茍、精益求精、追求卓越的工匠精神。2．具有從不同角度、不同方向觀察事物本質(zhì)的思想。任務(wù)引入在正投影中只用一個(gè)視圖是不能確定物體的形狀和大小的，如圖2-3所示三個(gè)形狀不同的物體，因?yàn)槟承┏叽缦嗟?，所以在投影面P上的投影完全相同。為了確切地表示物體的總體形狀，需要在另外的方向再進(jìn)行投影。在實(shí)際繪圖中常用的是三視圖。為了表達(dá)物體的形狀，通常采用互相垂直的三個(gè)投影面，建立一個(gè)三投影面體系，如圖2-4所示。正立位置的投影面稱為正投影面，用V表示；水平位置的投影面稱為水平投影面，用H表示；側(cè)立位置的投影面稱為側(cè)投影面，用W表示。兩投影面的交線稱為投影軸。正投影面（V）與水平投影面（H）的交線稱為X軸；水平投影面（H）與側(cè)投影面（W）的交線稱為Y軸；正投影面（V）與側(cè)投影面（W）圖2-4三個(gè)互相垂直的投影面的交線稱為Z軸。X、Y、Z三軸的交點(diǎn)稱為原點(diǎn)，用O表示。一、三視圖的形成為了獲得三視圖，把物體放在所建立的三投影面體系中，按圖2-5所示箭頭方向，用正投影法投影。由前向正投影面投影所得的圖形為主視圖；由上向水平投影面投影所得的圖形為俯視圖；由左向側(cè)投影面投影所得的圖形為左視圖，此三投影稱為物體的三視圖。為了把三視圖畫在一張圖紙上，必須把互相垂直的三個(gè)投影面展成一個(gè)平面。展開時(shí)正投影面（V）的位置不變，水平投影面（H）、側(cè)投影面（W）按圖2-5（a）所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)，使之與正投影面（V）重合，其中Y軸隨H面旋轉(zhuǎn)后以YH表示，隨W面旋轉(zhuǎn)后以YW表示。在投影圖上通常不畫出投影面的邊界，只畫出投影軸，如圖2-5（b）所示，當(dāng)畫物體的三視圖時(shí)，投影軸也可省略，如圖2-5（c）所示。畫圖時(shí)，先將物體擺正，確定主視圖投影方向及位置，俯視圖畫在主視圖的下方，左視圖畫在主視圖的右方，機(jī)械制圖方面的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按圖2-5所示相對位置配置視圖時(shí)，一律不標(biāo)注視圖的名稱。二、投影面的展開與三視圖的形成二、投影面的展開與三視圖的形成圖2-5（c）所示物體的三個(gè)視圖不是互相孤立的，而是在尺度上彼此關(guān)聯(lián)的。主視圖反映了物體的高度和長度；俯視圖反映了物體的長度和寬度；左視圖反映了物體的高度和寬度。換句話說：物體的長度由主視圖和俯視圖同時(shí)反映出來，高度由主視圖和左視圖同時(shí)反映出來，寬度由俯視圖和左視圖同時(shí)反映出來。由此可得出物體三視圖的投影規(guī)律：（1）主視圖與俯視圖長對正；（2）主視圖與左視圖高平齊；（3）俯視圖與左視圖寬相等。上述投影規(guī)律簡稱“長對正、高平齊、寬相等”。不僅整個(gè)物體的三視圖符合上述投影規(guī)律，而且物體上的每一組成部分的三個(gè)投影也符合上述投影規(guī)律。讀圖時(shí)，必須以這些規(guī)律為依據(jù)，找出三個(gè)視圖中相對應(yīng)的部分，從而想象出物體的結(jié)構(gòu)形狀。三、三視圖的投影規(guī)律三、三視圖的投影規(guī)律課后練習(xí)課后練習(xí)課后練習(xí)思政元素如果拿橘子比喻人生，一種是大而酸的，另一種是小而甜的。一些人拿到大的就會(huì)抱怨酸，拿到甜的就會(huì)抱怨?。欢行┤四玫叫〉木蜁?huì)慶幸它是甜的，拿到酸的就會(huì)感謝它是大的。同一個(gè)事物從不同的角度看，會(huì)得到不同的結(jié)論?？词挛镆环譃槎?，有時(shí)你只看到了其中的一面，便下了結(jié)論，這往往有失偏頗。因此，換一個(gè)角度看問題，你會(huì)有別樣的收獲。做人，不要過于執(zhí)著，否則容易走進(jìn)死胡同。要善于轉(zhuǎn)變思維，善于從不同角度分析問題、解決問題。世事有無相生、福禍相依、難易相成、高下相傾、長短相形，遇事應(yīng)找準(zhǔn)看待的角度，如塞翁失馬，焉知非福，應(yīng)全面看待，切忌片面思考。人生的成功不只是一面，我們處在一個(gè)多元化的時(shí)代，每個(gè)人都應(yīng)該培養(yǎng)多元思維，追求多元化的成功，這樣你的人生才會(huì)更加圓滿。項(xiàng)目三點(diǎn)、線、面的投影任務(wù)一點(diǎn)的投影汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握點(diǎn)的投影關(guān)系。2．能熟練運(yùn)用“三點(diǎn)關(guān)系”繪制點(diǎn)的三面投影圖。3．了解幾種點(diǎn)的空間位置關(guān)系。4．了解兩點(diǎn)的相對位置關(guān)系。思政目標(biāo)1．培養(yǎng)一絲不茍、精益求精、追求卓越的工匠精神。2．形成由簡到繁、層層遞進(jìn)的思維方式。任務(wù)引入點(diǎn)、線、面是構(gòu)成物體的基本幾何元素。在點(diǎn)、線、面這幾個(gè)基本幾何元素中，點(diǎn)是最基本、最簡單的幾何元素。研究點(diǎn)的投影，掌握其投影規(guī)律，能為正確理解和表達(dá)物體的形狀打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如圖3-1所示，設(shè)形體上有一點(diǎn)A，A點(diǎn)的三面投影就是由點(diǎn)A向三個(gè)投影面所作的垂線的垂足。一、形體上點(diǎn)的投影分析如圖3-2（a）所示，A點(diǎn)在水平面投影面H上的投影稱為水平投影，用a表示；A點(diǎn)在正投影面V上的投影稱為正面投影，用a'表示；A點(diǎn)在側(cè)投影面W上的投影稱為側(cè)面投影，用a″表示。一、形體上點(diǎn)的投影分析點(diǎn)的三面投影在形體視圖上的位置如圖3-2（b）所示。由上述可以看出，A點(diǎn)三個(gè)投影之間的關(guān)系與三個(gè)視圖之間的“三等”關(guān)系是一致的，即：（1）點(diǎn)的水平投影a和正面投影a′的連線垂直于OX軸，即aa′⊥OX。（2）點(diǎn)的正面投影a′和側(cè)面投影a″的連線垂直于OZ軸，即a′a″⊥OZ。（3）點(diǎn)的水平投影a到OX軸的距離等于其側(cè)面投影a″到OZ軸的距離。因此，過a的水平線與過a″的垂直線必相交于過原點(diǎn)O的45°斜線上。一、形體上點(diǎn)的投影分析例題1已知點(diǎn)A（20,10,15）和B（0,15,20），求它們的三面投影圖。解：（1）量取坐標(biāo)值；（2）作點(diǎn)的投影。作出的點(diǎn)的三面投影圖如圖3-3所示。一、形體上點(diǎn)的投影分析二、點(diǎn)的投影與坐標(biāo)若將三投影面體系看作空間直角體系，以投影面為坐標(biāo)面，投影軸為坐標(biāo)軸，O為坐標(biāo)原點(diǎn)（見圖3-4），則空間一點(diǎn)A至三個(gè)投影面的距離，可以用坐標(biāo)（x,y,z）來表示。在投影圖上A點(diǎn)三面投影的位置也就可以根據(jù)坐標(biāo)來確定。一、形體上點(diǎn)的投影分析A點(diǎn)到投影面的距離與坐標(biāo)的關(guān)系如下。A點(diǎn)到H面的距離Aa=a'ax=a″ayW=A點(diǎn)的z軸坐標(biāo)；A點(diǎn)到V面的距離Aa'=aax=a″az=A點(diǎn)的y軸坐標(biāo)；A點(diǎn)到W面的距離Aa″=a'az=aayH=A點(diǎn)的x軸坐標(biāo)。由以上關(guān)系可知，點(diǎn)的每一投影可由其中的兩個(gè)坐標(biāo)確定。例如，a可由A點(diǎn)的x軸坐標(biāo)及y軸坐標(biāo)確定，a'可由A點(diǎn)的x軸坐標(biāo)及z軸坐標(biāo)確定，同樣，a″可由A點(diǎn)的y軸坐標(biāo)及z軸坐標(biāo)確定，即a、a'、a″反映了A點(diǎn)的x、y、z三個(gè)坐標(biāo)值。因此，根據(jù)空間一點(diǎn)A的坐標(biāo)（x,y,z）及投影規(guī)律，便可作出該點(diǎn)的投影圖。反之，如果已經(jīng)知道A點(diǎn)的兩個(gè)或三個(gè)投影，即可求該點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)值。一、形體上點(diǎn)的投影分析例題2已知點(diǎn)A（35,10,25），作出其三面投影圖。注意：一個(gè)投影點(diǎn)反映兩個(gè)坐標(biāo)。兩個(gè)投影點(diǎn)確定一個(gè)空間點(diǎn)。解：作出的點(diǎn)的三面投影圖如圖3-5所示。一、形體上點(diǎn)的投影分析課后練習(xí)思政元素蔣應(yīng)成在2017年第44屆世界技能大賽汽車噴漆項(xiàng)目中獲得第一名的成績，成為汽車噴漆項(xiàng)目的冠軍！汽車噴漆是汽修技術(shù)的一種，評價(jià)該項(xiàng)技術(shù)的好壞，有個(gè)重要指標(biāo)是看油漆是否均勻。按世界技能大賽的要求，油漆上下的厚度誤差不超過0.01毫米，相當(dāng)于一根頭發(fā)直徑的1/6左右?！?.01毫米就是10微米，在測厚度的時(shí)候會(huì)用到測厚儀，噴涂過程中如果手抖一下就會(huì)超過10微米。如果超過了10微米，表面的顏色與標(biāo)準(zhǔn)顏色就會(huì)不一樣，光澤度、紋理等都會(huì)出現(xiàn)變化，還會(huì)出現(xiàn)流掛等現(xiàn)象。此外，汽車油漆一般要噴五六層，每一層都是高標(biāo)準(zhǔn)。而蔣應(yīng)成每天要做的，就是一遍又一遍挑戰(zhàn)這0.01毫米。要想噴出漂亮的車漆，里面可蘊(yùn)含著大學(xué)問。蔣應(yīng)成介紹，好的噴漆，有表面平整、光澤亮麗、無清漆流掛等特征。比賽中會(huì)根據(jù)厚度、光澤度、紋理是否吻合、顏色是否一致以及是否還原到初始形狀等來評分。這就要求嚴(yán)格控制噴槍的氣壓、出氣量及走槍的速度等。再加上噴槍有六七斤（1斤等于500克）重，手要做到一動(dòng)不動(dòng)才行，有時(shí)候連續(xù)噴漆幾小時(shí)，對臂力和體力都是極大的考驗(yàn)。思政元素汽車噴漆項(xiàng)目比賽總共分為六個(gè)子項(xiàng)目：調(diào)色、點(diǎn)修補(bǔ)、門板內(nèi)外色噴涂、塑料件修復(fù)與車身遮蔽、圖案設(shè)計(jì)、三工序濕碰濕標(biāo)準(zhǔn)噴涂。而圖案設(shè)計(jì)和門板內(nèi)外色噴涂這兩個(gè)項(xiàng)目，讓蔣應(yīng)成更為上心。因?yàn)閲鴥?nèi)在這方面所掌握的技術(shù)信息資源相對較少，精通的專家也并不是很多，蔣應(yīng)成只能參照著上一屆的樣板去不斷摸索。這兩個(gè)項(xiàng)目的比賽時(shí)間，在這一屆又被縮短至4小時(shí)，而上一屆時(shí)長定在5小時(shí)。這也成了曾困擾蔣應(yīng)成的心頭事，他說，時(shí)間縮短了，自己擔(dān)心有些項(xiàng)目完不成。但后來發(fā)現(xiàn)，其實(shí)心態(tài)是最重要的，只有心理強(qiáng)大起來，接下來才涉及技術(shù)上的提高。蔣應(yīng)成在鉆研專業(yè)技術(shù)上可謂癡迷，很多時(shí)候一連幾小時(shí)都扎進(jìn)了汽車噴漆的世界里，唯有計(jì)時(shí)器響起的那一刻，他才會(huì)“跳”回現(xiàn)實(shí)中。項(xiàng)目三點(diǎn)、線、面的投影任務(wù)二直線和平面的投影汽車機(jī)械基礎(chǔ)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握直線和平面的投影特性。2．掌握各種位置直線的投影畫法。3．掌握各種位置平面的投影畫法。思政目標(biāo)1．培養(yǎng)一絲不茍、精益求精、追求卓越的工匠精神。2．形成由簡到繁、層層遞進(jìn)的思維方式。任務(wù)引入如圖3-6所示，物體上的平面或直線與投影面的相對位置有平行、垂直和傾斜三種情況，它們的投影分別具有哪些特性？1．真實(shí)性當(dāng)物體上的平面與投影面平行時(shí)，其投影反映實(shí)形。當(dāng)物體上的直線與投影面平行時(shí)，其投影反映實(shí)長。這種投影的特性稱為真實(shí)性。2．積聚性當(dāng)物體上的平面與投影面垂直時(shí)，其投影積聚成一條直線。當(dāng)物體上的直線與投影面垂直時(shí)，其投影積聚成一點(diǎn)。這種投影的特性稱為積聚性。3．類似性當(dāng)物體上的平面與投影面傾斜時(shí)，其投影不反映原平面的實(shí)形，而是縮小的類似形。當(dāng)物體上的直線與投影面傾斜時(shí)，其投影仍為直線，但比原直線短。這種投影的特性稱為類似性。真實(shí)性、積聚性和類似性是正投影的三個(gè)重要特性，在畫圖和讀圖中經(jīng)常用到，必須掌握。一、直線和平面的投影特性1．直線的三面投影在一般情況下，直線的投影仍然是一條直線，在特殊情況下（當(dāng)直線垂直于投影面時(shí)），直線的投影積聚成一點(diǎn)，不可見點(diǎn)的投影用在字母外加一個(gè)括號(hào)來表示。直線的空間位置由直線上任意兩點(diǎn)決定，因此，直線的投影實(shí)際上是直線上兩點(diǎn)同面投影的連線。二、直線的投影2．各種位置直線