項目一力學分析學習任務(wù)一活塞連桿組的受力分析學習任務(wù)二轉(zhuǎn)向盤受力分析

學習任務(wù)三構(gòu)件承載能力分析任務(wù)一活塞連桿組的受力分析任務(wù)描述: 以汽車發(fā)動機的活塞連桿組為例，分析活塞連桿組工作狀態(tài)下的受力情況，繪制受力圖,掌握物體在靜力作用下的受力分析。學習目標:了解靜力學的基本概念掌握基本的力學公理掌握約束與約束反力掌握受力分析的方法具有繪制機構(gòu)受力圖的能力一、基本概念與公理1．力的概念力是物體之間相互的機械作用

力的三要素力對物體的作用效應(yīng)，取決于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用點的位置力是矢量力是一個既有大小又有方向的量，而且又滿足矢量的運算法則。矢量常用一個帶箭頭的有向線段來表示。力的單位力的國際制單位是牛頓或千牛頓，其符號為N，或kN。圖1-1-1力的三要素如圖1-1-1b所示，線段長度AB按一定比例代表力的大小，線段的方位和箭頭表示力的方向，其起點或終點表示力的作用點。此線段的延伸稱為力的作用線。用黑體字F代表力矢，并以同一字母的非黑體字F代表該矢量的模（即力的大?。?。2．力系的有關(guān)概念平衡力系：物體處于平衡狀態(tài)時，作用于該物體上的力系。力系平衡所滿足的條件稱為平衡條件。等效力系：如果兩個力系對同一物體的作用效應(yīng)完全相同，則稱這兩個力系互為等效力系。合力：當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。3．剛體的概念所謂剛體是指在受力狀態(tài)下保持其幾何形狀和尺寸不變的物體。在研究物體的變形問題時，就不能把物體看作是剛體，否則會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果，甚至無法進行研究。4．靜力學公理（1）公理一二力平衡公理當一個剛體受兩個力作用而處于平衡狀態(tài)時，其充分與必要的條件是：這兩個力大小相等，方向相反，作用于同一直線上。如圖1-1-2所示。（2）二力體只受兩個力作用而平衡的物體稱為二力體。又稱“二力構(gòu)件”受力特點是：兩個力的方向必在二力作用點的連線上。（3）公理二加減平衡力系公理在剛體的原有力系中，加上或減去任一平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。力的可傳性原理作用于剛體上的力可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任一點，而不改變原力對剛體的作用效應(yīng)。（4）公理三力的平行四邊形法則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(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。三力平衡匯交定理：物體受三個力作用而平衡時，此三個力的作用線必匯交于一點。（5）公理四作用與反作用定律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。二、約束與約束反力限制被約束體運動的周圍物體稱為約束。約束限制了物體本來可能產(chǎn)生的某種運動，故約束有力作用于被約束體，這種力稱為約束反力。約束反力總是作用在被約束體與約束體的接觸處，其方向也總是與該約束所能限制的運動或運動趨勢的方向相反1．柔索約束由繩索、膠帶、鏈條等形成的約束稱為柔索約束。只能限制物體沿柔索伸長方向的運動它對物體只有沿柔索方向的拉力。2．光滑面約束

光滑面約束反力必過接觸點沿接觸面法向并指向被約束體，簡稱法向反力。3．光滑鉸鏈約束（三類）鉸鏈是在兩個鉆有圓孔的構(gòu)件之間采用圓柱定位銷所形成的連接。門所用的活頁、鍘刀與刀架、起重機的動臂與機座的連接等（1）固定鉸支座用以將構(gòu)件和基礎(chǔ)連接，如橋梁的一端與橋墩連接時。圖1-1-10固定鉸支座及其反力（2）中間鉸鏈用來連接兩個可以相對轉(zhuǎn)動但不能移動的構(gòu)件，如曲柄連桿機構(gòu)中曲柄與連桿、連桿與滑塊的連接。通常在兩個構(gòu)件連接處用一個小圓圈表示鉸鏈，如圖1-1-11c）所示。（3）滾動鉸支座一種放在幾個圓柱形滾子上的鉸鏈支座，這種支座稱為滾動鉸支座。三、受力分析與受力圖所謂受力分析，是指分析所要研究的物體上受力多少、各力作用點和方向的過程。物體的受力分為兩類，一類稱為主動力，如工作載荷、構(gòu)件自重、風力等，這類力一般是已知的或可以測量的，另一類就是約束反力。分離體：解除約束后的自由物體稱為分離體。在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該物體的受力圖。受力圖的作法及注意事項例1-1-1

重力為P的圓球放在板AC與墻壁AB之間，如圖1-1-15a）所示。設(shè)板AC重力不計，試作出板與球的受力圖。解：先取球為研究對象，作出簡圖。球上主動力P，約束反力有FND和FNE，均屬光滑面約束的法向反力。受力圖如圖1-1-15b）所示。再取板作為研究對象。板的自重不計，故只有A、C、E處的約束反力。其中A處為固定鉸支座，其反力可用一對正交分力FAx、FAy表示；C處為柔索約束，其反力為拉力FT

；E處的反力為法向反力F′NE

畫受力圖可概括為據(jù)要求取構(gòu)件，主動力畫上面；連接處解約束，先分析二力件。任務(wù)實施對活塞連桿組進行受力分析并繪制受力圖學習任務(wù)二轉(zhuǎn)向盤受力分析

任務(wù)描述：轉(zhuǎn)向盤是汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的重要執(zhí)行部件，它的受力如何分析。本任務(wù)要求學生掌握平面力系中幾種特殊的簡單的力系，并運用這些知識分析汽車機械中簡單的受力情況。學習目標：熟悉平面匯交力系合成的兩種方法掌握力偶大小的計算及方向的判斷掌握力偶及力偶系的合成能分析轉(zhuǎn)向盤的受力情況一、平面匯交力系的簡化與平衡方程按照力系中各力的作用線是否在同一平面內(nèi)，可將力系分為平面力系和空間力系。若各力作用線都在同一平面內(nèi)并匯交于一點，則此力系稱為平面匯交力系。1．平面匯交力系的合成的解析法連續(xù)應(yīng)用力的平行四邊形法則先合成力F1與F2（圖中未畫出力平行四邊形），可得力FR1，即

FR1＝F1+F2；再將FR1與F3合成為力FR2，即FR2

＝FR1+F3；依此類推，最后可得FR＝F1+F2+…+Fn＝∑Fi

平面匯交力系的合成結(jié)果是一個合力，合力的作用線通過匯交點，其大小和方向由力系中各力的矢量和確定。因合力與力系等效，故平面匯交力系的平衡條件是該力系的合力為零。2．力在坐標軸上的投影過F兩端向坐標軸引垂線得垂足a、b

、a‘、b’。線段ab和a‘b’分別為F在x軸和y軸上投影的大小，投影的正負號規(guī)定為：從a到b（或從a‘到b’）的指向與坐標軸正向相同為正，相反為負。F在x軸和y軸上的投影分別計作Fx、Fy。若已知Fx、Fy值，可求出F的大小和方向，即

3．平面匯交力系合成的解析法

設(shè)剛體上作用有一個平面匯交力系F1、F2、…、Fn，據(jù)式（1-2-1）有FR=F1+F2+…+Fn=∑Fi將上式兩邊分別向x軸和y軸投影，即有

例1-2-1

一固定于房頂?shù)牡蹉^上有三個力F1、F2、F3，其數(shù)值與方向如圖1-2-3所示。用解析法求此三力的合力。

解：建立直角坐標系A(chǔ)xy，并應(yīng)用式（1-2-4），求出FRx

=F1x+F2x+F3x=732N+0–2000N×cos30°=-1000NFRy=F1y

+F2y

+F3y=0–732N–2000N×sin30°=-1732N再按式（1-2-5）得

二、力對點之矩合力矩定理

1．力對點之矩力F對某點O的矩等于力的大小與點O到力的作用線距離h的乘積。Mo（F）＝±Fh式中，點O稱為矩心，h稱為力臂，F(xiàn)h表示力使物體繞點O轉(zhuǎn)動效果的大小，而正負號則表明：Mo（F）是一個代數(shù)量，可以用它來描述物體的轉(zhuǎn)動方向。通常規(guī)定：使物體逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為正，反之為負。力矩的單位為牛頓·米

力對點的矩在兩種情況下等于零（1）力為零；（2）力臂為零，即力的作用線過矩心。

Mo（F）＝±Fh

2．合力矩定理平面匯交力系的合力對平面上任一點之矩，等于所有各分力對同一點力矩的代數(shù)和。Mo（FR）＝∑Mo（Fi）

例1-2-2圖1-2-7a）所示圓柱直齒輪的齒面受一嚙合角α＝20°的法向壓力Fn＝1kN的作用，齒面分度圓直徑d＝60mm。試計算力對軸心O的力矩。解1：按力對點之矩的定義，有解2：按合力矩定理（自己思考）三、力偶及其性質(zhì)

1．力偶的概念

一對等值、反向、不共線的平行力組成的力系稱為力偶。此二力之間的距離稱為力偶臂。2．力偶的三要素以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)動效應(yīng)的物理量，稱為力偶矩，并記作M（F，F(xiàn)'）或M。M（F，F(xiàn)'）=M=±Fd

逆時針轉(zhuǎn)動的力偶取正值，順時針取負值。力偶矩的單位為N·m或N·mm三要素：力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向、力偶作用面的方位。3．力偶的等效條件凡是三要素相同的力偶則彼此等效，即它們可以相互置換4．力偶的性質(zhì)性質(zhì)1

力偶對其作用面內(nèi)任意點之矩恒等于此力偶的力偶矩，而與矩心的位置無關(guān)。性質(zhì)2力偶無合力，力偶不能與一個力等效，也不能用一個力來平衡。結(jié)論：力與力偶是力系的兩個基本元素。四、平面力偶系的合成作用在物體上同一平面內(nèi)的若干力偶，總稱為平面力偶系。平面力偶系合成的結(jié)果為一合力偶，合力偶矩為各分力偶矩的代數(shù)和。任務(wù)實施轉(zhuǎn)向盤受力分析學習任務(wù)三構(gòu)件承載能力分析

任務(wù)描述：聯(lián)接螺栓、汽車底盤橫梁以及傳動軸在工作的過程中處于各種不同的受力狀態(tài)下，這三類部件各自承受哪種力作用，是如何保證安全工作的呢？學習目標：掌握連接螺栓所受的剪切力的分析掌握傳動軸所受扭矩的分析掌握汽車底盤橫梁所受彎矩的分析構(gòu)件承載能力是指構(gòu)件在外載荷作用下能夠滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求的能力。汽車機械中桿件主要的變形形式：軸向拉伸與壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲。一、軸向拉伸與壓縮當桿件所受外力的作用線與桿件軸線重合時，桿件將沿軸線伸長或縮短變形，稱為軸向拉伸或壓縮。1.內(nèi)力與截面法由外力引起的材料內(nèi)部各部分之間的相互作用力，稱為內(nèi)力。這種內(nèi)力隨外力的增加而增大，到達某一限度時，桿件就會破壞。通常采用截面法求構(gòu)件的內(nèi)力，即用假想的截面將桿件截為兩部分，任取桿件的一部分為研究對象，利用靜力平衡方程求內(nèi)力。通常規(guī)定拉伸時軸力為正（軸力方向離開截面），壓縮時的軸力為負（軸力方向指向截面）。2.應(yīng)力用同一材料制成而橫截面積不同的兩桿，在相同拉力的作用下，隨著拉力的增大，橫截面小的桿必然先被拉斷。桿的強度不僅與軸力的大小有關(guān)，而且還與橫截面的大小有關(guān)，即桿的強度取決于內(nèi)力在橫截面上分布的密集程度。分布內(nèi)力在某點處的集度，即為該點處的應(yīng)力P。應(yīng)力P是一個矢量，使用中常常將其分解成垂直于截面的分量和相切于截面的分量。稱為正應(yīng)力，稱為切應(yīng)力。二、剪切和擠壓的概念

1．剪切的概念

剪切變形：桿件受到一對垂直于桿軸方向的大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力作用所引起的變形。若變形過大，桿件將在兩個外力作用面之間的某一截面m-m處被剪斷，被剪斷的截面稱為剪切面。2．擠壓的概念

構(gòu)件在受剪切的同時，在兩構(gòu)件的接觸面上，因互相壓緊會產(chǎn)生局部受壓，稱為擠壓。兩構(gòu)件的接觸面稱為擠壓面，作用于接觸面的壓力稱擠壓力三、剪切和擠壓的實用計算為保證構(gòu)件不發(fā)生剪切破壞，就要求剪切面上的平均切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力，即剪切時的強度條件為

例1-3-1圖1-3-7a）所示為一鉚釘連接件，受徑向拉力F作用。已知：F=100kN，鋼板厚δ=8mm，寬b=100mm，鉚釘直徑d=16mm，許用切應(yīng)力=140MPa，許用擠壓應(yīng)力［σc］=340MPa，鋼板許用拉應(yīng)力[σ]=170MPa。試校核該連接件的強度。

解：連接件存在三種破壞的可能：（1）鉚釘被剪斷；（2）鉚釘或鋼板發(fā)生擠壓破壞；（3）鋼板由于鉆孔，斷面受到削弱，在削弱截面處被拉斷。要使連接件安全可靠，必須同時滿足以上三方面的強度條件。（1）鉚釘?shù)募羟袕姸葪l件連接件有n個直徑相同的鉚釘時，且對稱于外力作用線布置，則可設(shè)各鉚釘所受的力相等：取一個鉚釘作為計算對象，畫出其受力圖，每個鉚釘所受的作用力：剪切面上的剪力：根據(jù)式（1-3-2），得所以鉚釘滿足剪切強度條件。（2）擠壓強度校核每個鉚釘所受的擠壓力

根據(jù)式（1-3-4），得所以連接件滿足擠壓強度條件。四、圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算扭轉(zhuǎn)桿件的受力特點是：桿件兩端受到一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面與軸線垂直的力偶作用。功率、轉(zhuǎn)速和力偶矩之間的關(guān)系為：

M——外力偶矩，單位為?！っ祝∟·m），

P——軸傳遞的功率，單位為千瓦（Kw）

n——軸的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)／分（r／min）(2)扭矩計算圓軸在外力偶矩作用下，橫截面上將產(chǎn)生內(nèi)力，用截面法來計算。①扭矩：桿件受扭時截面上的內(nèi)力偶矩。符號②扭矩計算—截面法通常對扭矩的正負號作如下規(guī)定：按右手螺旋法則，以右手四指表示扭矩的轉(zhuǎn)向，則大拇指的指向離開截面時的扭矩為正，大拇指指向截面時的扭矩為負。扭轉(zhuǎn)橫截面上的應(yīng)力

圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的正應(yīng)力為0，切應(yīng)力的分布規(guī)律是：橫截面上任意一點的切應(yīng)力τρ的大小與該點到圓心的距離ρ成正比，切應(yīng)力的方向垂直于該點和轉(zhuǎn)動中心的連線。例1-3-2圖1-3-11所示一鋼制圓軸，受一對外力偶的作用，其力偶矩M=2.5kN·m，已知軸的直徑d=60mm，許用切應(yīng)力=60MPa。試對該軸進行強度校核。

解：（1）計算扭矩T（2）校核強度圓軸受扭時最大切應(yīng)力發(fā)生在橫截面的邊緣上，按式（1-3-10）計算，得：故軸滿足強度要求。五、平面彎曲

1．平面彎曲概念所謂的彎曲變形是指桿的軸線由直線變成曲線，以彎曲變形為主的桿件稱為梁。梁的受力特點是在軸線平面內(nèi)受到力偶矩或垂直于軸線方向的外力的作用。梁各橫截面的縱向?qū)ΨQ軸所組成的平面稱為梁的縱向?qū)ΨQ面（2）荷載分類①集中荷載②集中力偶③分布載荷（3）梁的基本形式①簡支梁梁的一端為固定鉸鏈支座，另一端為活動餃鏈支座的梁稱為簡支梁。如圖1-3-14a）所示。②外伸梁外伸梁的支座與簡支梁一樣，不同點是梁的一端或兩端伸出支座以外，所以稱為外伸梁。如圖1-3-14b）所示。③懸臂梁一端固定，另一端自由的梁稱為懸臂梁。如圖1-3-14c）所示。2．梁的內(nèi)力梁的內(nèi)力包括剪力Q和彎矩M，截面法求解。剪力Q等于截面一側(cè)梁上所有外力在y軸上投影的代數(shù)和。彎矩M等于橫截面一側(cè)梁上所有外力對橫截面形心C的矩的代數(shù)和。對于梁的橫截面的微變形，若使之發(fā)生左側(cè)截面向上、右側(cè)截面向下的相對錯動，則剪力為正，反之為負；若使彎曲變形呈上凹下凸，則彎矩為正，反之為負?？傻脵M截面上距中性軸距離為y的點的正應(yīng)力計算公式為：

稱為橫截面對中性軸的慣性矩，是截面圖形的幾何性質(zhì)，僅與截面形狀和尺寸有關(guān)，單位為m4或mm4橫截面上最大正應(yīng)力發(fā)生在距中性軸最遠的各點處。即

令則：4．梁的強度計算在進行梁的強度計算時，首先應(yīng)確定梁的危險截面和危險點。一般情況下，對于等截面直梁，其危險點在彎矩最大的截面上的上下邊緣處，即最大正應(yīng)力所在處。（1）強度條件危險點的最大工作應(yīng)力應(yīng)不大于材料在單向受力時的許用應(yīng)力。例1-3-3圖1-3-16a）所示汽車鋼板彈簧，由10塊寬度b=75mm、厚度δ=10mm的板條組成，試求載荷F的許用值[F]。解：①畫鋼板彈簧的受力簡圖，如圖1-3-16b）所示。②畫鋼板彈簧的彎矩圖，如圖1-3-16c）所示。求的最大彎矩為危險截面在中點C。C的截面如圖1-3-16d）所示，由10個矩形小截面疊成，其抗彎截面系數(shù)為③根據(jù)強度條件，確定許可載荷[F]項目二汽車工程材料學習任務(wù)一低碳鋼拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

學習任務(wù)二鐵碳合金相圖

學習任務(wù)三汽車典型零件選材及熱處理

學習任務(wù)四有色金屬及非金屬材料在汽車上的應(yīng)用

學習任務(wù)一繪制低碳鋼拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

任務(wù)描述：低碳鋼拉伸試驗可以非常形象地描述材料的力學性能，在了解了拉伸試驗過程后可以個人或分組進行繪制低碳鋼拉伸時應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。那么，低碳鋼拉伸試驗過程是怎樣的？其應(yīng)力-應(yīng)變曲線是如何繪制的呢？學習目標：了解金屬材料的分類掌握金屬材料的性能熟悉拉伸試驗的過程具有繪制低碳鋼拉伸時應(yīng)力-應(yīng)變曲線的能力一、金屬材料的分類黑色金屬：鋼鐵材料有色金屬：是指除鋼鐵材料以外的其他所有金屬材料，如銅、鋁、鎂、鈦、錫及其合金。二、金屬材料的力學性能在這些外力作用下，金屬材料所表現(xiàn)出的一系列特性和抵抗破壞的能力，稱為金屬材料的力學性能。包括強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度等指標。1.強度強度是指金屬材料在外力作用下，所表現(xiàn)出的抵抗永久變形和斷裂的能力。根據(jù)外力作用的形式不同，強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗扭強度、抗剪強度和抗彎強度等。其大小用材料在破壞前所承受的最大應(yīng)力來衡量，常用的指標有屈服強度和抗拉強度。拉伸試驗方法將一截面為圓形的低碳鋼拉伸試樣，如圖2-1-1所示，裝夾在拉伸實驗機的夾頭上，緩慢加載，隨著外力(負荷)的不斷增加，試樣會產(chǎn)生拉伸變形，長度不斷增加，直至試樣拉斷。拉伸試驗過程oe——彈性變形階段es——屈服階段，s點為屈服點。sd——明顯塑性變形階段db——強化階段bk——縮頸階段k點——試樣發(fā)生斷裂。①彈性極限σe

金屬材料保持彈性變形的最大應(yīng)力②屈服極限(屈服強度)σs

金屬材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力，即材料開始發(fā)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力

③強度極限(抗拉強度)σb

金屬材料斷裂前能夠承受的最大應(yīng)力2．塑性金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力稱為塑性。常用的指標有延伸率δ和斷面收縮率ψ（1）延伸率δ：是試樣被拉斷后，試樣標距的伸長量與原始標距的百分比，即——試樣拉斷后的標距長度（mm）；——試樣原始標距長度（mm）。

（2）斷面收縮率ψ：試樣被拉斷后，其斷面橫截面積的最大收縮量與試樣原始橫截面積的百分比，即（2-5）S0——試樣原始的橫截面積（mm2）；

Sl——試樣拉斷后斷面的最小橫截面積（mm2）。金屬材料的δ，ψ越高，塑性越好3．硬度材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力，即材料抵抗比它更硬的物質(zhì)壓入其表面的能力。通常采用的硬度試驗方法有以下兩種：（1）布氏硬度HB（2）洛氏硬度HR（1）布氏硬度HB布氏硬度試驗方法是以直徑為D的淬火鋼球（或硬質(zhì)合金球）作壓頭，在一定負荷F的作用下，壓入被測材料表面，并保持一定的時間，然后卸除負荷，材料表面上出現(xiàn)一個壓坑(壓痕)。壓痕越小，硬度值越大，材料越硬；反之，材料越軟。

淬火鋼球作壓頭測得的硬度值用符號HBS表示，硬質(zhì)合金作壓頭測得的硬度值用符號HBW表示。符號HBS和HBW之前用數(shù)字標注硬度值，符號后面依次用數(shù)字注明壓頭直徑(mm)、試驗力(kgf)及試驗力保持時間(s)(10～15s不標注)。500HBW5／750，表示用直徑5mm硬質(zhì)合金球在750kgf（7350N）試驗力作用下保持10～15s，測得的布氏硬度值為500。優(yōu)點是數(shù)據(jù)準確、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重復(fù)性強。缺點是壓痕較大、易損傷零件表面，不能測量太薄、太硬的試樣硬度。（2）洛氏硬度HR

用頂角為120°的金剛石圓錐或直徑為1.588mm的淬火鋼球作壓頭，在一定負荷(初負荷F1)的作用下壓入被測材料表面，其目的是為了消除表面不同狀態(tài)對試驗結(jié)果的影響，此時壓頭處于圖中位置1；然后再施加一定負荷(主負荷F2)，總負荷為F＝F1十F2，此時壓頭處于圖中位置2；保持一定時間后，卸除主負荷F2，仍保持初負荷F1，此時由于彈性變形的恢復(fù)使壓頭略有上升，壓頭處于圖中位置3。壓頭在主負荷作用下壓入材料的深度(見圖中h)，稱壓痕深度。金屬越硬，h越小。

4．沖擊韌性

材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力，稱為沖擊韌性(簡稱韌性)。材料韌性的好壞，可通過沖擊韌度來衡量。5．疲勞強度交變負荷：一種大小、方向隨時間發(fā)生周期性變化的負荷。零件在交變負荷作用下，發(fā)生斷裂時的應(yīng)力遠低于該材料的強度極限，甚至低于屈服極限，這種現(xiàn)象稱為金屬的疲勞，由此引起的斷裂稱為疲勞斷裂。材料在無數(shù)次重復(fù)的交變負荷作用下不破壞的最大應(yīng)力，稱為疲勞強度，用σ-1來表示。學習任務(wù)二鐵碳合金相圖任務(wù)描述：鋼和鑄鐵都是以鐵和碳為主要元素組成的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。不同成分的鐵碳合金在不同溫度下具有不同的組織，鐵碳合金相圖是通過試驗建立的，研究鐵碳合金的成分、溫度和組織三者之間關(guān)系的圖形，它是掌握鐵碳合金性能的依據(jù)，那鐵碳合金相圖是如何繪制的呢？學習目標：了解金屬及合金的構(gòu)造熟悉鐵碳合金的基本組織具有繪制鐵碳合金相圖的能力一、金屬及合金的構(gòu)造與結(jié)晶1．金屬晶體結(jié)構(gòu)的基本知識（1）晶體和非晶體晶體內(nèi)部的原子是按一定的幾何規(guī)律做周期性排列的，如鹽、冰、所有固態(tài)金屬及其合金都屬于晶體物質(zhì)；非晶體內(nèi)部的原子是雜亂無序、無規(guī)律的堆積在一起，如普通玻璃、松香、瀝青、塑料等。晶體有一定的熔點，其性能隨組織結(jié)構(gòu)的改變而改變；非晶體沒有一定的熔點，其性能在各個方向上是相同的。（2）晶格和晶胞用一些直線將各原子的中心連接起來，就得到一個立體的幾何格架，稱為晶格。晶格中一個能完全反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。（3）金屬中常見的晶格類型①體心立方晶格②面心立方晶格③密排六方晶格（4）晶體缺陷實際應(yīng)用的金屬材料，其晶粒內(nèi)原子的排列也只是大體上一致，其中不一致的原子排列稱為晶體缺陷。點缺陷：晶格空位、間隙原子線缺陷：刃型位錯、螺型位錯面缺陷：晶界、亞晶界2．金屬的結(jié)晶金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)(晶體)的過程，稱為結(jié)晶。（1）純金屬的結(jié)晶及過冷現(xiàn)象①純金屬結(jié)晶的基本過程及其產(chǎn)物結(jié)晶的基本過程是一個晶核不斷形成和長大的過程。結(jié)晶的產(chǎn)物一般是由許多外形不規(guī)則的小晶體(晶粒)構(gòu)成。晶粒之間由于成長的方位或結(jié)構(gòu)不同而形成的分界面，稱為晶界。②過冷現(xiàn)象金屬在一平衡溫度下，液態(tài)金屬與其固態(tài)晶體處于平衡狀態(tài)，只有冷卻到低于該平衡溫度才能有效結(jié)晶。金屬結(jié)晶時的這種現(xiàn)象稱為過冷。冷卻速度越快，過冷度越大，實際結(jié)晶溫度越低。（2）晶粒大小及控制途徑①增加冷卻速度②變質(zhì)處理。③附加振動。④降低澆注速度（3）金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變這種金屬在固態(tài)下，晶格結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。3．合金的基本相結(jié)構(gòu)①合金合金是指將兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬熔合在一起，獲得具有金屬特性的一類物質(zhì)。②組元組元是組成合金最基本的、能獨立存在的物質(zhì)。③合金系合金系是指組元一定而成分比例不同的一系列合金。

④相相是指合金中成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有明顯界面分開的均勻組成部分。(2)合金的相結(jié)構(gòu)①固溶體。合金兩組元在液態(tài)下相互溶解、結(jié)晶時，其中一組元保持原有晶格，另一組元則以原子的形式均勻地分布在該組元的晶格中，形成成分、性能均勻的固態(tài)合金，稱為固溶體；其中能保持晶格結(jié)構(gòu)的組元，稱為溶劑；晶格結(jié)構(gòu)消失的組元，稱為溶質(zhì)。②金屬化合物。合金組元之間按一定比例相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的固態(tài)物質(zhì)，稱為金屬化合物。③機械混合物。由兩種或兩種以上的固溶體和金屬化合物所構(gòu)成的混合物稱為機械混合物。4．合金的結(jié)晶其結(jié)晶過程和組織與純金屬相比較有以下區(qū)別：①合金結(jié)晶不在恒溫下進行，而是在一定溫度范圍內(nèi)進行。②合金在結(jié)晶過程中，在不同溫度范圍內(nèi)存在著不同數(shù)量的相，且各相成分也會發(fā)生變化。③同一合金系，因成分不同，其組織也不同。即使是同一成分的合金，其組織也會隨溫度不同而發(fā)生變化。二、鐵碳合金基本組織(1)鐵素體（F）。它是碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體，用F表示。

(2)奧氏體（A）。它是碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體，用A表示。

(3)滲碳體（Fe3C）。它是由碳和鐵形成的一種金屬化合物，其分子式為Fe3C，含碳量為6.69％，具有硬而脆的性能特點

（4）珠光體（P）。它是鐵素體和滲碳體的機械混合物，用符號P表示。平均含碳量為0.77%。

（5）萊氏體（L）。它分為高溫萊氏體和低溫萊氏體。1）高溫萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶體，用符號Ld表示。2）低溫萊氏體是由珠光體和滲碳體組成的共晶體，用符號L′d表示。萊氏體的平均溶碳量為4.3%，由于溶碳量高，其力學性能與滲碳體相似

三、鐵碳合金相圖1．鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖如下圖所示。圖中橫坐標表示成分(碳的質(zhì)量分數(shù)ωc)，縱坐標表示溫度，由左向右ωc從0增加到6.69％，橫坐標左端(ωc＝0)，即純鐵；右端(ωc＝6.69％)，即滲碳體。因此，鐵碳合金相圖又稱Fe—Fe3C相圖。

①3個單相區(qū)：a．液相區(qū)L(ACD線以上)。b．奧氏體區(qū)A(AESGA)。c．鐵素體區(qū)F(GPQG)。②5個雙相區(qū)：a．(L+A)區(qū)(ACEA)。b．(L+Fe3C)區(qū)(DCFD)。c．(A+Fe3C)區(qū)(ECFKSE)。d．(A+F)區(qū)(GSPG)。e．(F+Fe3C)區(qū)(PSK線以下)。任務(wù)實施繪制鐵碳合金相圖學習任務(wù)三汽車典型零件選材及熱處理

任務(wù)描述：汽車中的每個金屬零部件的選材都要滿足該零件工作時的要求（包括力學、工藝等），如何能正確為汽車典型零件選材及熱處理，是影響專業(yè)課學習的重要因素。學習目標：熟悉碳鋼、鑄鐵、合金鋼的牌號和特點掌握鋼的熱處理方法及應(yīng)用具有對汽車典型零件進行選材的能力具有對汽車典型零件選擇合適熱處理的能力一、碳素鋼、合金鋼及鑄鐵1．碳素鋼碳素鋼是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金。是工業(yè)上用量最多的金屬材料。1）碳素鋼的分類（1)按含碳量分類低碳鋼：ωc≤0.25%；中碳鋼:0.25%＜ωc<0.6%；高碳鋼：ωc≥0.60%。(2)按質(zhì)量分類主要根據(jù)有害雜質(zhì)硫、磷在鋼中的含量多少進行分類。普通碳素鋼：ωs≤0.05%，ωp≤0.045%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：ωs，ωp≤0.035%。高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：ωs≤0.02%，ωp≤0.03%。(3)按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要適用于工程構(gòu)件、橋梁、建筑構(gòu)件和機器零部件等，一般為中低碳鋼。碳素工具鋼：主要適用于制作各種刃具、量具、模具，一般為高碳鋼。2）碳素鋼的牌號、性能及主要用途

(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳含量較低，而硫、磷等有害雜質(zhì)的含量較高，故強度不高，但塑性、韌性較好，焊接性能好，價格低廉，大多數(shù)不進行專門的熱處理即可使用。通常為熱軋鋼板、鋼帶、鋼棒和型鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法由代表屈服點的字母“Q”、屈服點值（單位MPa)、質(zhì)量等級符號（A，B，C，D）及脫氧方法符號（F為沸騰鋼，B為半鎮(zhèn)靜鋼，Z為鎮(zhèn)靜鋼）按順序排列組成，其中A級的硫、磷等雜質(zhì)的含量最高。Q235-AF，表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)定牌號有Q195，Q215，Q235，Q255，Q275五類。(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量為0.05％～0.9%，有害雜質(zhì)含量很少，常用來制造較重要的機械零件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分數(shù)。例，45表示含碳量0.45％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，20表示含碳量0.20％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。

(3)碳素工具鋼碳素工具鋼用于制造刃具、量具、模具等，在使用時應(yīng)經(jīng)淬火加低溫回火，使其具有高的硬度和耐磨性。碳素工具鋼的牌號以漢字“碳”的漢語拼音字母開頭“T”及后面的阿拉伯數(shù)字表示，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分數(shù)。例如，T8表示平均含碳量為0.80％的碳素工具鋼。2．合金鋼的分類、牌號及用途為了改善鋼的性能，煉鋼時有目的地加入一些合金元素所形成的鋼稱為合金鋼。合金鋼按用途分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼三大類；按其合金元素總含量分為低合金鋼（合金元素總含量<5.0%）、中合金鋼（合金元素總含量5.0％～10.0%）、高合金鋼（合金元素總含量＞10.0%）。（1）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入一種或幾種合金元素的鋼，用來制造各種重要工程構(gòu)件和各種重要機械零件，主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼及其他結(jié)構(gòu)鋼等。除了低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼和滾動軸承鋼外，其他合金結(jié)構(gòu)鋼的編號采用“數(shù)字＋化學元素＋數(shù)字”的表示方法。前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示。例如，平均含碳量為0.25%，用25表示。合金元素直接用化學元素符號（或漢字）表示，后面的數(shù)字表示該合金元素的平均含量的百分之幾。當合金元素的含量小于1.5％時，編號中只標明合金元素的符號，其后的數(shù)字一般不標出；如果平均含量為1.5％～2.49%，2.5％～3.49%，3.5%～4.49%，…則相應(yīng)地以2，3，4，…表示。如果為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在編號后面加“高”或“A”字。例如，40Cr表示：碳含量為0.4%，Cr含量＜1.5%，60Si2Mn表示：碳含量為0.60%,Si含量約為2%，Mn含量＜1.5%。滾動軸承鋼滾動軸承鋼主要是用來制造滾動軸承中的內(nèi)外套圈、滾動體（如滾珠、滾柱、滾針等）的專用鋼。含碳量高（ωc=0.95％～1.10%)，屬過共析鋼，添加元素以鉻為主（ωcr=0.5%～1.65%)，輔以硅、錳等，可以提高淬透性，使其具有極高的硬度和耐磨性、良好的接觸疲勞強度和抗壓強度，較高的彈性極限和一定的沖擊韌度及抗蝕性等。牌號用“GCr＋數(shù)字”表示，其中“G”為滾字的漢語拼音字首，數(shù)字為鉻含量，其他合金元素的表示與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，GCr15表示：C含量＝0.95％～1.05%；Cr含量為1.5%的滾動軸承鋼。常用滾動軸承鋼牌號有GCr9，GCr15，GCr15SiMn等，廣泛用于汽車、拖拉機和內(nèi)燃機等各種機械的軸承。（2）合金工具鋼合金工具鋼按用途可分為合金刃具鋼、合金量具鋼和合金模具鋼3類。合金工具鋼牌號中，平均含碳量≥1.0％時，不標出數(shù)字；平均含碳量＜1.0％時，標出數(shù)字。例如，9SiCr表示：平均含碳量為1.0%，Si、Cr含量＜1.5%的合金工具鋼。（3）特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學或力學性能的合金鋼。在工業(yè)中使用較多的有不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鋼。其中，內(nèi)燃機的進、排氣閥采用的就是耐熱鋼。

3．鑄鐵的分類、牌號及用途鑄鐵是指含碳量大于2.11%，并含有較多硅及錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式和形態(tài)不同，鑄鐵主要分為以下幾種：白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵（1）白口鑄鐵白口鑄鐵是指鑄鐵中的碳幾乎全部以滲碳體的形式存在，其性能特點是硬而脆，切削加工非常困難，一般不用于制造零件。（2）灰鑄鐵灰鑄鐵是指鑄鐵中碳全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，其斷口呈暗灰色，故稱灰鑄鐵?；铱阼T鐵力學性能較高，切削加工性能好，生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉，而且具有良好的減振性、減磨性和耐磨性，因此應(yīng)用最廣泛。灰鑄鐵的牌號由灰鐵兩字的漢語拼音字首“HT”與一組數(shù)字表示，數(shù)字表示最小抗拉強度（MPa)。HT150表示最小抗拉強度為150MPa的灰鑄鐵。（3）球墨鑄鐵球墨鑄鐵是指鑄鐵中的碳全部或大部分以球狀石墨形式存在。灰鑄鐵中的石墨是片狀的，如果在鐵水澆注之前加入球化劑，進行球化處理，則可使石墨呈球狀，即球墨鑄鐵。牌號由球鐵兩字的漢語拼音字首“QT”加兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度（MPa）和最小伸長率，如QT400-18表示最低抗拉強度為400MPa和最小伸長率為18％的球墨鑄鐵。（4）可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵是指鑄鐵中的碳全部或大部分以團絮狀石墨形式存在。它是將白口鑄鐵件在高溫下經(jīng)長時間的石墨化退火后得到的，又稱馬鐵。因團絮狀石墨對基體割裂作用小，不像片狀石墨有尖端會引起應(yīng)力集中，韌性比灰鑄鐵好。因其具有一定的塑性變形的能力，故得名可鍛鑄鐵，實際上可鍛鑄鐵并不能鍛造?？慑戣T鐵分為黑心可鍛鑄鐵（又稱鐵素體可鍛鑄鐵）和白口可鍛鑄鐵（又稱珠光體可鍛鑄鐵）兩種。黑心可鍛鑄鐵和白口可鍛鑄鐵牌號，分別用“可鐵黑”和“可鐵珠”3個字漢語拼音字首“KTH”和“KTZ”與兩組數(shù)字表示。其兩組數(shù)字分別表示抗拉強度和伸長率的最小值。例如，KTH350-10表示：抗拉強度不低于350MPa，延伸率不低于10％的鐵素體可鍛鑄鐵。（5）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是具有形似蠕蟲狀石墨的鑄鐵。在灰鑄鐵澆注時，向鐵液中加人蠕化劑（鎂鈦合金、稀土鎂合金等）即可獲得。蠕墨鑄鐵的牌號用蠕鐵兩漢字拼音字首“RuT”與一組數(shù)字表示，數(shù)字代表最低抗拉強度，如RuT380表示最低抗拉強度為380MPa的蠕墨鑄鐵。二、鋼的熱處理

1．鋼的熱處理及種類鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，使其內(nèi)部組織發(fā)生改變，從而得到所需性能的一種工藝方法。熱處理分為普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火；表面熱處理包括表面淬火（感應(yīng)加熱、火焰加熱）、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）。2．鋼的退火與正火（1）退火退火是將工件加熱到一定溫度，保溫一定時間后再隨爐緩慢冷卻的一種熱處理工藝。根據(jù)工藝和目的的不同分為：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、等溫退火等。（2）正火正火是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上30～50℃，保溫一定時間后出爐并在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。

3．鋼的淬火與回火（1）淬火淬火是將鋼加熱到Ac3或Acl以上30～50℃溫度，保溫一定時間，然后進行快速冷卻的一種熱處理工藝。其目的是獲得馬氏體組織，使鋼具有高硬度和高耐磨性。淬火的關(guān)鍵是正確確定淬火溫度和冷卻方式。①淬火方法a單介質(zhì)淬火法b雙介質(zhì)淬火法c分級淬火法d等溫淬火法②淬透性和淬硬性淬透性是指鋼在一定的淬火條件下獲得淬硬層深度的能力。淬硬性是指鋼在理想條件下淬火所能達到最高硬度的能力。它取決于馬氏體中碳的百分含量，含量越高，淬硬性越好。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定高。兩者概念不同，不可混為一談。（2）回火將淬火鋼重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后以一定的冷速冷至室溫的工藝稱為回火。①低溫回火：回火溫度為150～250℃。

②中溫回火：回火溫度為350～500℃

③高溫回火：回火溫度為500～650℃

4．鋼的表面熱處理汽車上許多零件（如傳動齒輪、活塞銷、花鍵軸等），是在各種交變、沖擊載荷及摩擦力作用下工作的。要求零件表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠強的韌性。三、汽車典型零件選材1．汽車齒輪的選材齒輪材料主要性能要求是：具有高疲勞強度和接觸疲勞強度。齒心應(yīng)有足夠的沖擊韌度，以防止輪齒受沖擊過載時斷裂。一般選用低碳鋼進行滲碳處理來作重要齒輪。應(yīng)用最多的是合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi，并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火處理。汽車后橋主動錐齒輪，心部硬度要求30HRC~45HRC，齒面硬度要求58HRC~62HRC。一般選用淬透性較好的20CrMnTi鋼，油中淬火30~40mm能淬透，鋼中含有Ti，對過熱不敏感，在滲碳后可直接緩冷淬火，變形較小，價格不貴，適宜批量生產(chǎn)。采用的加工工藝路線是：下料—鍛造—正火—切削加工—局部鍍銅（或涂防滲劑）—滲碳、淬火+低溫回火—噴丸—磨削加工—零件。任務(wù)實施典型零件選材學習任務(wù)四有色金屬及非金屬材料在汽車上的應(yīng)用任務(wù)描述：汽車中除了黑色金屬材料外，為了使汽車輕量化，很多有色金屬及非金屬材料在汽車上也獲得了廣泛的應(yīng)用，如銅、鋁及其合金，塑料等。要求學生能列舉一些應(yīng)用實例，并掌握這樣選材的原因。學習目標：掌握鋁及鋁合金的特點掌握銅及銅合金的特點熟悉鋁、銅及合金在汽車上的應(yīng)用了解其他非金屬材料的基本特點一、鋁及鋁合金

1．工業(yè)純鋁鋁是目前工業(yè)中用量最大的有色金屬。鋁的密度小，僅為2.7g/cm3

，大約是鋼或鐵的1/3，熔點為660℃。鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于金、銀和銅，且價格較低，資源豐富。鋁在空氣中有良好的抗蝕性，極易在表面生成一層致密的Al2O3膜，阻止了鋁的進一步氧化。工業(yè)純鋁分鑄造純鋁和變形鋁兩種。鑄造純鋁牌號由“Z”和鋁的化學元素符號及表示鋁純度百分含量的數(shù)字組成。例如，ZA199.5表示Al含量99.5％的鑄造純鋁。在鋁中加入一定量的其他元素以制成具有較高強度的鋁合金。牌號應(yīng)用舉例車型零件名稱ZL103CA1093風扇、離合器殼體、前蓋等ZL104CA1093氣缸蓋罩、機油濾清器底座、轉(zhuǎn)子罩、轉(zhuǎn)子體、外罩及過濾法蘭ZL105CA1093/EQ1092發(fā)動機活塞2．鋁合金二、銅及銅合金

1．純銅純銅的密度為8.96g/cm3，熔點為1083℃。它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及抗大氣腐蝕性，是抗磁性金屬。純銅強度低（σb=230～240MPa)、硬度?。?0～50HBW)、塑性好（δ=45％～70%），可進行冷變形強化，但塑性下降顯著。純銅的焊接性能良好。純銅中的雜質(zhì)主要有Pb，Bi，O，S，P等，它們對純銅的性能影響極大，如Pb，Bi可引起銅的“熱脆性”，而O，S卻能導(dǎo)致銅的“冷脆性”。工業(yè)純銅的代號有T1，T2，T3，T4這4個牌號，T為銅的漢語拼音字首，其后的數(shù)字越大，純度越低。2．黃銅黃銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金，通常把銅鋅二元合金稱為普通黃銅，用黃字漢語拼音字首“H”表示，其后附以數(shù)字表示平均含銅量。例如，H70表示平均含銅量為70％的普通黃銅。三、非金屬材料1．有機高分子材料根據(jù)其性質(zhì)及用途，有機高分子材料主要有塑料、橡膠及膠粘劑等。2．陶瓷材料陶瓷是各種無機非金屬材料的通稱，是現(xiàn)代工業(yè)中很有發(fā)展前途的一類材料。傳統(tǒng)陶瓷、新型陶瓷3．復(fù)合材料由兩種或兩種以上物理、化學性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工合成的材料稱為復(fù)合材料項目三汽車常用機構(gòu)學習任務(wù)一繪制內(nèi)燃機運動簡圖

學習任務(wù)二汽車常見四桿機構(gòu)學習任務(wù)三內(nèi)燃機配氣機構(gòu)學習任務(wù)四駐車制動鎖止機構(gòu)學習任務(wù)一繪制內(nèi)燃機運動簡圖

任務(wù)描述：汽車發(fā)動機通常采用的是內(nèi)燃機，它的運動規(guī)律可以用運動簡圖的形式來進行描述。掌握內(nèi)燃機運動簡圖的繪制方法，可以幫助學生理解內(nèi)燃機的工作原理。那內(nèi)燃機運動簡圖是怎樣繪制的呢？

學習目標：了解平面機構(gòu)的組成掌握零件和構(gòu)件的特點掌握運動副的形式和符號掌握機構(gòu)中構(gòu)件的分類具有繪制內(nèi)燃機運動簡圖的能力一、機構(gòu)簡介都是人為的實體組合；各實體間具有確定的相對運動。能實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或完成有用的機械功。同時具備這三個特征的稱為機器，而機構(gòu)僅具備前兩個特征。機構(gòu)就是多個實體的組合，能實現(xiàn)預(yù)期的機械運動。

圖3-1-2組成內(nèi)燃機的機構(gòu)

a）曲柄連桿機構(gòu)b）齒輪機構(gòu)c）凸輪機構(gòu)組成機械的各個相對運動的實體稱為構(gòu)件。構(gòu)件可以是一個零件，（內(nèi)燃機的曲軸），也可能是若干個零件的剛性組合體，如（內(nèi)燃機的連桿）構(gòu)件是機器的運動單元。零件是機器組成中不可再拆的最小單元，是機器的制造單元。按使用特點，零件可分為兩類：一類是在各種機器中都可能用到的零件，稱為通用零件，如螺母、螺栓、凸輪、齒輪、鍵等；另一類是在特定的機器中才能用到的零件，稱為專用零件，如內(nèi)燃機的曲軸、活塞等。二、運動副這種兩個構(gòu)件直接接觸又能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接稱為運動副。運動副中構(gòu)件間的接觸形式有點、線和面三種形式。按照構(gòu)件間的接觸特性，一般運動副可分為低副和高副兩類。1.低副兩構(gòu)件通過面接觸而組成的運動副稱為低副。轉(zhuǎn)動副：若組成運動副的兩構(gòu)件之間只能繞著同一軸線作相對轉(zhuǎn)動。如：內(nèi)燃機的曲軸與連桿移動副：若組成運動副的兩構(gòu)件之間只能沿著某一軸線方向作相對移動。如：活塞與氣缸

低副中兩構(gòu)件之間是面接觸，承受相同載荷時，壓強較低，不易磨損。2.高副兩構(gòu)件通過點接觸或線接觸而組成的運動副稱為高副。高副中兩構(gòu)件之間是點或線接觸，其接觸部分的壓強較高，故容易磨損。三、平面機構(gòu)運動簡圖所有構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運動的機構(gòu)稱為平面機構(gòu)。由于機構(gòu)的運動特性只與構(gòu)件的數(shù)目、運動副的類型(低副或高副)、運動副的數(shù)目及相對位置(轉(zhuǎn)動副中心、移動副的中心線和高副接觸點的位置等)有關(guān)，而與構(gòu)件的外形、截面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及運動副的具體構(gòu)造無關(guān)。因此，分析機構(gòu)運動時，為了簡化問題便于研究，可按一定的長度比例尺確定運動副的位置，并用特定的構(gòu)件和運動副符號及簡單線條繪制出圖形。這種表示機構(gòu)運動特性的簡單圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。1．平面機構(gòu)的組成根據(jù)機構(gòu)工作時構(gòu)件的運動情況不同，可將構(gòu)件分為機架、主動件和從動件三類。機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件稱為機架，它用來支承其他活動構(gòu)件；機構(gòu)中接受外部給定運動規(guī)律的活動構(gòu)件稱為主動件或原動件，一般與機架相連；機構(gòu)中隨主動件而運動的其他全部活動構(gòu)件稱為從動件。2.機構(gòu)運動簡圖的符號

3.機構(gòu)運動簡圖的繪制觀察機構(gòu)的實際結(jié)構(gòu)，分析機構(gòu)的運動情況，找出機構(gòu)的固定件（機架）、原動件和從動件。從原動件開始，按運動傳遞路線，分清構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型。以與機構(gòu)運動平面相平行的平面作為繪制運動簡圖的平面，用規(guī)定的符號和線條按比例尺繪制在此平面上，得到的圖形即為機構(gòu)運動簡圖。學習任務(wù)二汽車常見四桿機構(gòu)

任務(wù)描述：內(nèi)燃機中的活塞、連桿、曲軸等組成了平面連桿機構(gòu)，而汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車門的啟閉機構(gòu)采用了鉸鏈四桿機構(gòu)，那這些鉸鏈四桿機構(gòu)是怎樣實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向和車門啟閉的呢？學習目標：了解鉸鏈四桿機構(gòu)的概念掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型熟悉平面四桿機構(gòu)的性質(zhì)了解鉸鏈四桿機構(gòu)的演化具有分析汽車常見四桿機構(gòu)運動的能力構(gòu)件間全部由低副連接而成的機構(gòu)，稱為平面連桿機構(gòu)。由4個構(gòu)件組成的平面連桿機構(gòu)稱為平面四桿機構(gòu)。主要包括鉸鏈四桿機構(gòu)和滑塊四桿機構(gòu)兩大類。一、鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)是將4個構(gòu)件用4個轉(zhuǎn)動副組成的機構(gòu)。機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件4，稱為機架；機構(gòu)中與機架相聯(lián)的構(gòu)件1、3稱為連架桿；連架桿若能繞機架作整周轉(zhuǎn)動則稱為曲柄；連架桿只能繞機架在小于360°的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動則稱為搖桿；與連架桿相連的桿2稱為連桿。1.曲柄搖桿機構(gòu)兩個連架桿中一個是曲柄，另一個是搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)，稱為曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄搖桿機構(gòu)將曲柄的整周回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成搖桿的往復(fù)擺動。汽車前窗刮水器，當主動曲柄AB轉(zhuǎn)動時，從動搖桿CD做往復(fù)擺動，利用搖桿的延長部分實現(xiàn)刮水動作。也有搖桿作為主動件而曲柄作為從動件的情況，如圖3-2-4所示的縫紉機踏板機構(gòu)。2.雙曲柄機構(gòu)兩個連架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。通常其主動曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄作變速轉(zhuǎn)動。變速篩。當兩曲柄的長度相等而且平行時，稱為平行雙曲柄機構(gòu)。這時4根桿組成了平行四邊形，如下圖所示。雙曲柄機構(gòu)如果對邊桿長度相等，但互不平行，稱為反平行雙曲柄機構(gòu)。公共汽車車門啟閉機構(gòu)。3.雙搖桿機構(gòu)兩個連架桿若都是搖桿，則稱為雙搖桿機構(gòu)。如圖3-2-8所示為飛機起落架機構(gòu)二、鉸鏈四桿機構(gòu)中曲柄存在的條件(1)連架桿與機架中必有一桿是最短桿。(2)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。推論：在鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和時，則：取與最短桿相鄰的桿為機架時，此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，如圖3-2-9a所示。取最短桿為機架時，此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，如圖3-2-9b所示。取與最短桿相對的桿為機架時，此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，如圖3-2-9c所示。若鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿和最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，則無論取哪一桿件為機架，均為雙搖桿機構(gòu)。如圖3-2-9d所示。三、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化曲柄滑塊機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)四、平面四桿機構(gòu)的性質(zhì)1．急回運動特性平面連桿機構(gòu)中，從動件空回行程的速度比工作行程的速度大的特性稱為連桿機構(gòu)的急回特性。行程速比系數(shù)K表明急回運動的相對程度。當曲柄搖桿機構(gòu)在運動中出現(xiàn)極位夾角時，機構(gòu)就具有急回運動特性。且夾角越大，K越大，機構(gòu)的急回運動性質(zhì)就越顯著。2．壓力角和傳動角

作用于從動件上的力與其作用點C的絕對速度方向之間所夾的銳角，稱為壓力角。壓力角的余角稱為傳動角。

3．死點位置

在曲柄搖桿機構(gòu)中，若搖桿CD為主動件時，當搖桿處于兩個極限位置時，連桿和曲柄共線，連桿傳給曲柄的作用力通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心A點，此時，機構(gòu)的傳動角為零，不能推動曲柄AB轉(zhuǎn)動，機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。學習任務(wù)三內(nèi)燃機配氣機構(gòu)任務(wù)描述：內(nèi)燃機中的配氣機構(gòu)是發(fā)動機中的重要機構(gòu)，工作時要求在一個工作循環(huán)內(nèi)，氣門要迅速打開，隨即迅速關(guān)閉，然后保持關(guān)閉不動，這種要求用平面連桿機構(gòu)是不能實現(xiàn)的，那么配氣機構(gòu)是如何實現(xiàn)氣門啟閉的？學習目標：了解配氣機構(gòu)的工作原理掌握凸輪機構(gòu)的組成和分類掌握凸輪機構(gòu)的基本參數(shù)掌握壓力角的大小對傳動效率的影響熟悉從動件常用的運動規(guī)律一、凸輪機構(gòu)的組成、應(yīng)用和特點凸輪機構(gòu)主要由凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成。凸輪是一個具有特殊曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般以凸輪為主動件，它通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有作往復(fù)擺動和往復(fù)直線移動的。通過凸輪與從動件的直接接觸，驅(qū)使從動件作往復(fù)直線運動或擺動。只要適當?shù)卦O(shè)計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件獲得預(yù)定的運動規(guī)律。氣門開啟和關(guān)閉時間的長短和其速度變化，取決于凸輪輪廓曲線的形狀。二、凸輪機構(gòu)的分類

1.按凸輪的形狀分類盤形凸輪機構(gòu)：一個繞固定軸線轉(zhuǎn)動并具有變化向徑的盤形構(gòu)件，它是凸輪的最基本形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣，但從動件的行程不能太大。移動凸輪機構(gòu)：移動凸輪是一個具有曲線輪廓并作往復(fù)直線運動的構(gòu)件圓柱凸輪機構(gòu)：圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上做出曲線輪廓的構(gòu)件，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)，它的從動件可以獲得較大的行程。2.按從動件的形狀分類（1）尖頂從動件凸輪機構(gòu)（2）滾子從動件凸輪機構(gòu)（3）平底從動件凸輪機構(gòu)三、凸輪機構(gòu)的基本參數(shù)及運動過程1．基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用表示。

2．推程及從動件的升程當凸輪以等角速度順時針轉(zhuǎn)過時，凸輪輪廓AB段按一定運動規(guī)律將從動件尖頂由起始位置推到最遠位置，這一過程稱為推程，與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運動角。從動件移動的距離稱為從動件的升程。3.遠休止角凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過時，對應(yīng)的凸輪輪廓段是圓弧，故從動件在最高位置靜止不動，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為遠休止角。4.回程凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過時，從動件在其重力或彈簧力作用下按一定運動規(guī)律沿段回到初始位置，這個過程稱為回程，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為回程運動角。5.近休止角凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過時，因凸輪輪廓段為圓弧，故從動件在最近位置靜止不動，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為近休止角。凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動件將重復(fù)上述過程。6.位移曲線當凸輪逆時針轉(zhuǎn)過角時，從動件就會產(chǎn)生一個位移S，，用橫坐標代表凸輪的轉(zhuǎn)角，縱坐標代表從動件的位移，把從動件位移隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，用曲線描繪出來，稱為位移曲線，如圖3-3-5b）所示。7．壓力角

壓力角是在從動件與凸輪的接觸點，從動件的受力方向線(凸輪輪廓曲線的法線)與速度方向之間的夾角。凸輪機構(gòu)的壓力角是隨凸輪的轉(zhuǎn)動不停地變化的。四、從動件常用的運動規(guī)律1.等速運動等速運動是從動件上升或下降的速度為一常數(shù)的運動規(guī)律。例如：某凸輪機構(gòu)與從動件作勻速運動，凸輪轉(zhuǎn)角與從動件位移的對應(yīng)關(guān)系如表3-3-1所示。2.等加速等減速運動規(guī)律從動件在推程（或回程）的前半段行程作等加速運動，后半段行程作等減速運動。通常，等加速段和等減速段時間相等，加速度的絕對值也相等。五、凸輪和滾子的材料凸輪機構(gòu)工作時，往往要承受沖擊載荷，同時凸輪表面有嚴重的磨損，凸輪輪廓磨損后將導(dǎo)致從動件運動規(guī)律發(fā)生變化。因此要求凸輪表面硬度要高且耐磨，而心部要有較好的韌性。凸輪：40、45鋼調(diào)質(zhì)；45或40Cr鋼表面淬火或20Cr滲碳淬火滾子：45鋼或T9、T10等工具鋼學習任務(wù)四駐車制動鎖止機構(gòu)任務(wù)描述：汽車停在斜坡上不會下滑是因為駐車制動器在起作用，是什么裝置保證駐車制動器工作可靠，不會失效呢？駐車制動器的鎖止裝置是哪種裝置呢？學習目標：了解間歇運動機構(gòu)的特點掌握棘輪機構(gòu)的組成 掌握棘輪機構(gòu)的工作原理熟悉棘輪機構(gòu)的類型一、棘輪機構(gòu)

1．棘輪機構(gòu)的組成和特點如圖3-4-1所示的是一種齒式棘輪機構(gòu)，它由棘輪、棘爪和機架組成。1-搖桿2-棘爪3-棘輪4-止回棘爪主動搖桿1空套在棘輪的中心支承軸上，當它向左擺動時，其上的棘爪2在自重或彈簧的作用下嵌入棘輪3的齒槽內(nèi)，推動棘輪逆時針轉(zhuǎn)過一定角度，而止回棘爪4在棘輪的齒背上滑過。當搖桿1向右擺動時，止回棘爪4借助彈簧嵌入到棘輪3的齒槽內(nèi)，阻止棘輪順時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪2在棘輪3齒背上滑過，棘輪則靜止不動。當搖桿作往復(fù)擺動時，棘輪作單向的間歇運動。搖桿的擺動可通過曲柄搖桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)。棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠，改變棘輪轉(zhuǎn)角方便(如改變搖桿的擺角)。可實現(xiàn)步進運動、分度、超越運動和制動等。2.棘輪機構(gòu)的類型及應(yīng)用

按工作原理可分為齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)。（1）外嚙合棘輪機構(gòu)如圖3-4-1所示，棘爪裝在棘輪的外面，稱為外嚙合棘輪機構(gòu)。

（2）內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)如圖3-4-3所示的自行車后軸上的飛輪，棘爪2裝在棘輪3的內(nèi)部，稱為內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)。（3）單動式棘輪機構(gòu)如圖3-4-1所示的棘輪機構(gòu)，原動件只能按某一方向（逆時針）擺動時，才能推動棘輪轉(zhuǎn)動一個角度。（4）雙動式棘輪機構(gòu)如圖3-4-4所示，當主動搖桿往復(fù)擺動一次時，兩個棘爪都能推動棘輪向同一個方向轉(zhuǎn)動，故稱為雙動式。（5）可變向棘輪機構(gòu)前面所介紹的棘輪機構(gòu)，棘輪只能向一個方向轉(zhuǎn)動。當棘輪輪齒制成方形時，可實現(xiàn)棘輪作雙向間歇運動，即成為可變向棘輪機構(gòu)。（6）摩擦式棘輪機構(gòu)如圖3-4-7所示，由于楔塊的形狀不同，當往復(fù)擺動的搖桿順時針擺動時，其上向徑逐漸增大的楔塊就與摩擦輪的側(cè)表面楔緊成一體，從而在摩擦力的作用下帶動摩擦輪轉(zhuǎn)動，當搖桿逆時針擺回時，楔塊在摩擦輪的側(cè)表面上滑過，摩擦輪保持靜止，從而實現(xiàn)了單向的間歇轉(zhuǎn)動。為了防止從動輪隨楔塊反向轉(zhuǎn)動，裝有止動楔塊。二、槽輪機構(gòu)1.槽輪機構(gòu)的組成

槽輪機構(gòu)由帶圓銷的主動撥盤1，帶徑向槽的槽輪2和機架組成。1-主動撥盤2-槽輪2.槽輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用

槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便迅速，工作可靠，圓銷進入和脫出徑向槽時較平穩(wěn)任務(wù)實施分析駐車制動鎖止機構(gòu)項目四汽車傳動系統(tǒng)

學習任務(wù)一汽車發(fā)動機中的帶傳動學習任務(wù)二汽車發(fā)動機中的正時鏈傳動學習任務(wù)三汽車輪系

學習任務(wù)一汽車發(fā)動機中的帶傳動任務(wù)描述：汽車發(fā)動機由曲軸通過傳動帶傳動進行驅(qū)動，掌握帶傳動的工作原理、張緊方法和同步帶在汽車上的應(yīng)用等有利于幫助學生理解汽車發(fā)動機附件的驅(qū)動情況。學習目標：了解帶傳動的特點掌握帶傳動的工作原理和傳動比的定義及計算掌握V帶的構(gòu)造、型號了解V帶的受力情況，包角及帶速V對帶傳動的影響掌握帶傳動的張緊方法掌握V帶傳動在汽車上的應(yīng)用了解同步帶的傳動特點，掌握同步帶在汽車上的應(yīng)用一、帶傳動的概念和類型帶傳動是通過傳動帶把主動軸的轉(zhuǎn)動和動力傳遞給從動軸。常用于兩軸相距較遠的場合，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，應(yīng)用很廣。帶傳動按工作原理分為摩擦傳動和嚙合傳動兩類。摩擦傳動又可分為平帶傳動和V帶傳動。帶傳動的優(yōu)點主要有： ①緩沖、吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲??； ②摩擦式的帶傳動，當過載時，帶會在帶輪上打滑，可防止損壞其他零件，。帶傳動的缺點有： ①材料易老化，壽命較短 ②外廓尺寸較大，傳動比不能過大，傳動效率較低，常用于中小功率的傳動。1．帶傳動的工作原理圖4-1-1帶傳動的工作原理1-主動輪2-傳動帶3-從動輪2．V帶的構(gòu)造V帶的橫截面是等腰梯形，工作面是兩側(cè)面，V帶僅與輪槽的兩側(cè)接觸，而不與槽底接觸。V帶傳動產(chǎn)生的摩擦力是平帶傳動摩擦力的3倍，且V帶無接頭，并已經(jīng)標準化。V帶由包布、頂膠、抗拉體和底膠4部分組成V帶包布用膠帆布，頂膠和底膠材料為橡膠。抗拉體是V帶工作時的主要承載部分繩芯：柔韌性好，抗彎強度高簾布芯3．普通V帶的主要參數(shù)

(1)普通V帶的截面形狀，按截面尺寸分為Y，Z，A，B，C，D，E等7種型號。Y型的截面積最小，E型的截面積最大。V帶的截面積越大，傳遞的功率也越大。(2)V帶的節(jié)寬bp。當V帶彎曲時，在帶中保持原長度不變(即不伸長也不壓縮)的層面叫節(jié)面，節(jié)寬bp就是節(jié)面的寬度，也保持不變。

(3)帶的基準長度Ld。V帶在規(guī)定的張緊力下，位于節(jié)面上的周線長度，是根據(jù)需要設(shè)計和選用V帶長度的依據(jù)。最短為200mm，最長可達16000mm。(4)V帶帶輪的基準寬度bd。如圖4-1-4所示，輪槽的基準寬度通常與所配用的V帶的節(jié)寬處于同一位置，即輪槽的基準寬度等于V帶的節(jié)寬，bd＝bp。(5)帶輪的基準直徑dd：是輪槽的基準寬度bd處帶輪的直徑?；鶞手睆皆叫?，傳動時帶在帶輪上的彎曲變形越嚴重，彎曲應(yīng)力越大二、V帶傳動的傳動比計算

1．傳動比計算帶傳動的傳動比是主動輪的轉(zhuǎn)速n1(r／min)與從動輪的轉(zhuǎn)速n2（r／min）的比值，也是主、從動輪基準直徑db的反比。由于帶傳動存在打滑現(xiàn)象，所以不能保證恒定的傳動比2．V帶傳動的受力分析靜止時，帶輪兩邊的拉力相等，均為預(yù)拉力Fo。傳動時，在摩擦力的作用下，主動輪帶動傳動帶一起運動，這時卷入主動輪的一邊先被拉緊，稱為緊邊，其拉力由Fo增大到F1，卷出主動輪的一邊則被放松，稱為松邊，拉力從Fo降到F2。緊邊拉力的增加量等于松邊拉力的減少量。

圖4-1-5帶傳動受力分析

a)不工作時b）工作時兩邊的拉力之差即是帶所傳遞的圓周力。帶傳動的功率P、圓周力F(N)、和帶速v(m/s)之間的關(guān)系為

3．普通V帶傳動的選用要點首先根據(jù)所需傳遞的功率和主動輪的轉(zhuǎn)速n1選擇V帶的型號和根數(shù)，其次選取帶輪直徑dd，并保證然后確定帶的基準長度Ld。三、普通V帶的正確使用

（1）V帶在輪槽中的安裝位置要正確。（2）安裝帶輪時，各帶輪的軸線應(yīng)互相平行。

（3）V帶的張緊程度要適當，不宜過松或過緊。（4）對V帶要及時檢查和定期調(diào)整，如發(fā)現(xiàn)有不宜繼續(xù)使用的，要及時更換。（5）V帶傳動應(yīng)安裝防護罩。四、同步帶傳動同步帶屬于嚙合傳動，傳動帶工作面上的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進行嚙合傳動。1．同步帶的特點無打滑現(xiàn)象，能保證準確的傳動比。帶的厚度小，質(zhì)量輕帶的柔性好，所以帶輪的直徑可以較小。傳動帶的耐油、抗老化性好。3．同步帶在汽車上的應(yīng)用舉例

一汽大眾奧迪100型轎車用的同步帶傳動，用以實現(xiàn)曲軸與凸輪軸之間的定時傳動。五、帶傳動的張緊裝置1．調(diào)整中心距2．使用張緊輪六、V帶在汽車上的應(yīng)用舉例風扇與水泵同軸，和電動機一起由曲軸傳動帶輪通過V帶驅(qū)動。學習任務(wù)二汽車發(fā)動機中的正時鏈傳動

任務(wù)描述：汽車發(fā)動機的一些附件，如空調(diào)壓縮機、風扇等需要由曲軸驅(qū)動，特別是進排氣門有嚴格的時刻要求，如何能夠予以保證則需要靠鏈傳動來解決。學習目標：了解鏈傳動的特點熟悉鏈傳動的類型掌握鏈傳動傳動比的計算方法熟悉鏈傳動在汽車上的應(yīng)用一、鏈傳動的特點和類型1．鏈傳動的工作原理和傳動比鏈傳動是由主、從動鏈輪和鏈條組成的傳遞運動和動力的傳動機構(gòu)1-主動鏈輪；2-從動鏈輪；3-鏈條單位時間內(nèi)主動輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于從動輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)。鏈傳動的傳動比是主動鏈輪的轉(zhuǎn)速n1與從動輪的轉(zhuǎn)速n2的比值，也等于兩輪齒數(shù)的反比。2．鏈傳動的常用種類（1）傳動鏈：在一般機械中傳遞運動和動力，應(yīng)用最廣泛。（2）輸送鏈：用于輸送工件、物品和材料等。（3）曳引起重鏈：主要傳遞力，起牽引、懸掛物品的作用，兼作緩慢運動。3．鏈傳動的應(yīng)用特點與帶傳動相比，鏈傳動有如下特點：（1）能保證準確的平均傳動比。（2）傳遞的功率大，且張緊力小。（3）傳動的效率高,一般達0.95～0.98。（4）能在低速重載和高溫條件及露天等不良環(huán)境中工作。（5）鏈條的鉸鏈磨損后，使鏈條節(jié)距變大，鏈條易脫落。4．滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4-2-2所示，滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5組成。銷軸與外鏈板用過盈配合組成外鏈節(jié)，套筒與內(nèi)鏈板用過盈配合組成內(nèi)鏈節(jié)，銷軸與套筒之間的轉(zhuǎn)動副使得當鏈條屈伸時，內(nèi)、外鏈節(jié)能相對轉(zhuǎn)動。滾子套在套筒上可自由轉(zhuǎn)動，滾子與鏈輪輪齒相對滾動，摩擦阻力小，減小了磨損。1-內(nèi)鏈板；2-外鏈板；3-銷軸；4-套筒；5-滾子節(jié)距P是相鄰兩鏈節(jié)轉(zhuǎn)動副理論中心間的距離。滾子鏈的連接：兩鏈條兩端均為內(nèi)鏈節(jié)時，使用外鏈板和銷軸組成可拆卸的連接鏈節(jié)，用開口銷或連接鎖片連接，連接后的鏈條的節(jié)數(shù)為偶數(shù)。當鏈條的一端是內(nèi)鏈節(jié)，另一端是外鏈節(jié)時，使用過渡鏈節(jié)連接，連接后鏈條的節(jié)數(shù)為奇數(shù)二、鏈傳動在汽車上的應(yīng)用 曲軸與凸輪軸的傳動方式有：齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動。對于凸輪軸上置的配氣機構(gòu)，特別適合鏈傳動。為使鏈條在工作時具有一定的張力而不脫鏈，裝有導(dǎo)鏈板14，上下鏈條的張緊輪2，11等，如圖4-2-4所示。學習任務(wù)三汽車輪系

任務(wù)描述：汽車上有很多傳動是通過齒輪傳動來實現(xiàn)的，汽車上采用的輪系有哪些？由什么組成？主要應(yīng)用于哪些部位和總成？學習目標：熟悉齒輪機構(gòu)的特點和分類熟悉齒輪各部分名稱熟悉一些常見齒輪機構(gòu)的傳動特點及在汽車上的應(yīng)用熟悉漸開線齒輪的特點掌握齒輪各部分幾何參數(shù)及算法掌握定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系的主要區(qū)別掌握定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算一、齒輪結(jié)構(gòu)的特點和分類

所謂齒輪副是由兩個相嚙合的齒輪組成的基本機構(gòu)，這種機構(gòu)稱為齒輪機構(gòu)。（1）傳動比穩(wěn)定，且能保證瞬時傳動比恒定，傳動比范圍較寬。（2）平穩(wěn)性較高，傳遞運動準確可靠，傳遞的功率和速度范圍較大。（3）機構(gòu)緊湊，工作可靠，傳動效率高，使用壽命長。（4）齒輪的制造和安裝要求較高，且不宜使用在中心距較大的場合。齒輪機構(gòu)的類型按工作條件分，可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動；按嚙合方式可分為內(nèi)嚙合和外嚙合；按齒輪齒廓曲線分為漸開線齒輪、擺線齒輪和圓弧齒輪1．平面齒輪機構(gòu)平面齒輪機構(gòu)是傳遞兩平行軸之間運動的齒輪機構(gòu)。（1）直齒圓柱齒輪機構(gòu)：輪齒分布在圓柱表面上，且與軸線平行。外嚙合齒輪機構(gòu)，如圖4-3-1a所示。兩齒輪相互嚙合后，轉(zhuǎn)動方向相反。內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)，如圖4-3-1b所示。兩齒輪相互嚙合后，轉(zhuǎn)動方向相