1、 中等职业教育 汽车运用与维修专业 汽车机械基础 参赛选手：参赛选手：*项目一 汽车机械概述学习任务一 认识汽车机械任务目标：1. 了解汽车机械的组成2. 知道机器的特征3. 掌握机器的组成部件据统计，截止到2013年中国乘用车千人保有量已达63辆，同时12年和13年保有量增速分别为16%和23%，即年均增长约20%。这也就是说我国的乘用车数量已经达到了8800多万辆，并且正以每年20%左右的增速增长。可想而知，其相应的汽车用户的数量是何等庞大。只要用户长时间用车，车辆难免就会发生故障，发生故障后怎么办？ 需要我们用学到的知识与技能来解决故障。汽车发展简史1712年，英国人托马斯纽科门发明了蒸
2、汽机，用来驱动一台抽水机将矿井中的水抽出。被称为纽科门蒸汽机。1769年，瓦特与博尔顿合作，发明了 装有冷凝器的蒸汽机。1774年11月， 他俩又合作制造了真正意义的蒸汽机（图1）。 （蒸汽机曾推动了机械工业甚至社会的发展， 并为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础。） 图图1 瓦特发明的蒸汽机瓦特发明的蒸汽机1769年，法国人NJ居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮汽车（图2）。1860年，艾提力雷骆制造了内燃机。1866年，德国工程师尼古拉斯奥托成功地试制出动力史上有划时代意义的立式四冲程内燃机。1876年，又试制出第一台实用的活塞式四冲程煤气内燃机。1897年，德国人鲁道夫狄塞尔（185819
3、13）成功地试制出了第一台柴油机（图5）。1885年，卡尔本茨在曼海姆制成第一辆本茨专利发动机汽车（图3）。图图3 卡尔卡尔本茨和他发明的第一辆汽车本茨和他发明的第一辆汽车图图2 法国人居纽研制的蒸汽汽车法国人居纽研制的蒸汽汽车 1885年，德国人哥特里布戴姆勒（18431900）发明了第一辆四轮汽车（图4）。在20世纪初至20世纪50年代汽车进入大量生产时期 。图图4 哥特里布哥特里布戴姆勒和他发明的第一辆四轮汽车戴姆勒和他发明的第一辆四轮汽车 （信息来自汽车文化与人类文明 主办：武汉理工大学 汽车工程学院 网址：http:/ 轿车总体结构图轿车总体结构图汽车机械的组成汽车机械通常由以下四大
4、部分组成。1. 原动机部分原动机部分又称动力部分，是汽车机械工作的动力源，可将其他形式的能转化为机械能，如发动机（书P3）、电动机等。汽车的原动机是发动机。一般机器中电动机的使用较为广泛（如吹风机，空调，洗衣机这类耗电的机器），而在汽车中多选择内燃机作为动力源。它可将化学能转化为机械能（靠燃烧汽油的化学能作为能量来源）。（机械能指使物体动作从而做功的能量。化学能指燃烧矿物质如煤炭获得的能量。电动机指将电能转化为机械能的机器，如马达。内燃机指将化学能转化为机械能的机器。）2. 执行部分执行部分又称工作部分，是直接完成机器预定工作任务的部分，如汽车的车轮（书P4）等。3. 传动部分传动部分是将原动
5、机部分的运动和动力传递给执行部分，以适应执行部分需要的装置，如离合器、变速器、传动轴（书P4）、主减速器和差速器等。4. 控制部分控制部分是通过人工操作或自动控制来改变原动机部分或传动部分的工作状态，使执行部分保持或改变其运动或动力的装置，如离合器踏板、转向盘、变速器换挡杆、制动踏板和油门踏板（书P4）。机器的特征图（书P5）所示为单缸内燃机，其中活塞、连杆、曲轴和缸体组成主体部分，缸内燃烧的气体膨胀，推动活塞做往复直线运动，通过连杆使曲轴转动并将动力输出。活塞两边设有进、排气门杆，其下端的凸轮转动，使气门按时开关，分别用来控制进气与排气。由单缸内燃机的实例可以得出，机器是个根据某种使用要求而
6、设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。它是由若干个相同的单缸排列在一个机体上共用一根曲轴输出动力所组成。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。发动机的气缸数越多，曲轴转动越均匀，振动也就越小，但制造成本增加。直列发动机V型发动机W型发动机水平对置发动机直列四缸直列四缸V型六缸型六缸水平对置四缸水平对置四缸机器的组成部件1. 零件零件是机器中最小的制造单元，如螺母，如图（书P5）。一辆汽车是由若干个零件组成的。零件具有不可拆分性。2. 构件构件是机器中作为一个整体运动的
7、最小单元，如汽车车轮，如图（P6）构件一般由若干个零件刚性连接而成。有些既是零件也是构件，如单缸内燃机中的曲轴。3. 机构机构由多个构件组成的，且各构件之间有确定的相对运动，如发动机曲柄连杆机构（书图P6）。零件、构件、机构、机器之间关系零件 构件 机构 机器机器的主要功用是利用机械能作功或进行能量转换，而机构的主要功用在于传递或转变运动的形式，这是两者的本质区别。机器和机构总称为机械。练习题：P15、P16运动副部件部件（assembly unit）机械的一部分，由若干装配在一起的零件所组成。在机械装配过程中，这些零件先被装配成部件（部件装配），然后才进入总装配。某些部件（称为分部件）在进入
8、总装配之前还先与另外的部件和零件装配成更大的部件。由若干分部件组装而成，并且有独立功能的更大部件，在汽车和某些其他机械行业中称为总成。 部件：最小的装配单元。例：变速箱、发动机、自行车脚踏板等。总成：由若干零件、部件、组合件或附件组合装配而成，并具有独立功能的汽车组成部分，如发动机、变速器、转向器、前桥、后桥、车身、车架和驾驶室等。学习任务二 认识汽车机械相关名词任务目标：1. 知道力和力矩的概念2. 掌握构件受力的基本形式3. 了解摩擦、润滑、密封现象4. 熟悉金属材料的力学特性汽车上的各个零件都要受力的作用，如拉伸、压缩、扭转、弯曲和剪切等。汽车上许多部位存在摩擦现象，摩擦将导致磨损，进而
9、影响零部件的寿命。汽车上许多部位需要润滑和密封，良好的润滑和密封能保证机械正常运转，避免环境污染。制造汽车所用的材料 80% 为金属材料，而金属材料的力学性能是评定金属材料质量的主要依据，因此从汽车设计、选材、制造、到汽车维护、维修都需要考虑金属材料的力学性能。汽车前进时所受力的情况如图（书P16）。一、力的概念力是物体间的机械作用，作用的结果是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形，通常用F来表示。力使物体的运动状态发生变化的效应，即改变物体的运动速度或方向的效应，称为外效应或运动效应；力使物体产生变形的效应，称为内效应或变形效应。物体间的机械作用形式多种多样，如重力、压力、摩擦力等。力可
10、以用一条有方向的线段来表示，线段的起始点（或终点）表示力的作用点，力的国际单位为牛顿，记做 N。作用力与反作用力两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在、同时消失的，且两个力的大小相等、方向相反，沿着同一直线分别作用在这两个物体上。二、力矩的概念用扳手拧螺母如图（书 18）所示，因为扳手的转向可能是逆时针，也 可能是顺时针，所以可用力的大小与力臂的乘积 Fd，再加上正号或负 号来表示 力 F 使物体绕 O 点转动的效应，称为力 F 对O点之矩，简称力矩，用 Mo(F) 来表示，即 Mo(F) = Fd 。（d为转动中心至力的作用线的垂直距离）正号表示力矩为逆时针方向，负号表示力矩为顺时针方向。
11、力矩的单位通常用 Nm 或 kNm 来表示。三、构件受力的基本形式1. 拉伸与压缩汽车上的许多零件在工作时会受到拉伸或压缩作用，如气缸盖螺栓受到拉伸作用，连杆受到轴向压缩作用（书P19）。 概念：构件受到沿轴线方向的两个大小相等而方向相反的拉力或压力时，构件就会沿轴向伸长或缩短。这种变形叫拉伸或压缩；举例：内燃机的连杆，在工作中将产生压缩变形（如右上图）。ABp图1-7-2. 扭转当杆件受到作用平面与杆件轴线垂直的力偶作用时，相邻两横截面将绕杆件轴线发生相对转动，杆件的这种变形称为扭转变形。扭转的受力特点是杆件两端受到大小相等、方向相反，且作用平面垂直于杆件轴线的两个力的作用。（图P19）所示
12、为紧固汽车车轮螺母时的受力情况。(c)力偶作用于同一刚体上的大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力称为力偶。如右图所示，司机用双手转动方向盘，钳工用攻螺纹的板牙攻螺纹，拧水龙头等，都是施加力偶的例子。力偶用符号（，）表示。力偶中两力之间的垂直距离d称为力偶臂，力偶所在的平面称为力偶的作用面。3.弯曲在通过杆件轴线的纵向平面内，杆件受到力偶或垂直于轴线的外力作用时，杆件的轴线会由直线变成曲线，杆件的这种变形称为弯曲变形。（图P19）所示为汽车钢板弹簧的反向弯曲变形。4.剪切剪切是指构件两侧受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的力的作用，使得构件上两个力所作用的中间部分产生错位。（图P20
13、）所示为铆钉受到的剪切作用。四、摩擦摩擦是两相互接触的物体有相对运动或相对运动趋势时，在接触处产生阻力的现象。摩擦是汽车上普遍存在的正常现象，只要有相对运动或相对运动趋势的两物体接触表面之间就会有摩擦。摩擦会带来能量损耗，使相对运动表面发热，机械效率降低，还会引起振动和噪声等。（图P20）所示，活塞与气缸体、气门与气门导管、凸轮与液压挺柱等接触处均存在摩擦现象。在螺纹连接、摩擦传动、汽车制动以及车辆的驱动能力等方面必须依靠摩擦，所以摩擦具有两面性。行驶中的汽车需要依靠摩擦才能够停下来，汽车离合器依靠摩擦才能够传递动力；气缸体与活塞之间的摩擦使零件产生磨损，使发动机的工作效率降低。1. 滑动摩擦
14、两个相互接触的物体产生相对运动或存在相对运动趋势时，他们的接触面之间会产生阻碍彼此滑动的力，这个阻力称为滑动摩擦力。若两个相互接触的物体只有相对运动趋势，但仍保持相对静止，则他们的接触面上产生的摩擦力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力。若两个相互接触的物体已经产生相对运动，这时产生的摩擦力称为滑动摩擦力，简称动摩擦力。由于摩擦力阻碍物体之间的相对运动，所以摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反。1. 滚动摩擦滚动摩擦是一物体沿另一物体作相对滚动（或存在相对滚动趋势）时产生的对物体滚动的阻碍。以滚动代替滑动可大大减小摩擦力。经验告诉我们，汽车在坚硬的路面上行驶要比在松软的泥地上行驶省力；汽车
15、轮胎充气不足时，行驶起来比较费力。可见，汽车车轮滚动所受到的阻力与接触面的变形有关。五、润滑润滑是向承载的两摩擦表面之间注入润滑剂，如图（书 P21）所示，以降低摩擦阻力、减缓磨损的技术措施。润滑在各种机械中的主要作用：1. 润滑剂被添加到相对运动零件的摩擦面上，使其避免直接接触，达到降低摩擦和磨损的目的；2. 随时将摩擦热排出零件外；3. 润滑剂在流动过程中，可清洗摩擦面的污物并将其排除；4. 保护摩擦表面不受侵蚀；5. 密封、减振和卸荷等。六、密封机械的密封是一个不可忽视的质量问题，漏油、漏水、漏气会严重影响机械的正常运转、外观、工作效率及使用寿命，并会引起环境污染及资源浪费。因此，为保证
16、机械设备能正常工作，必须采用可靠的密封。发动机的气门室盖与气缸盖上端面之间、气缸盖与气缸体之间（图见书 P21）、气门组处、活塞与气缸体之间、气缸体下端面与油底壳之间、曲轴前后油封处等都需要良好的密封条件。平衡力几个力作用在同一个物体上，如果这个物体仍然或变成处于 静止状态或匀速直线运动状态，则这几个力的作用合力为零，我们就说这几个力平衡。一对平衡力与作用力与反作用力的共同的特点：二力都是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。也正因为这一点学生常常混淆这两个概念。区别：1、 提出两个概念的本质问题不同。作用力与反作用力描述的是两个物体间作用的规律，A对B有力的作用，B对A必定也有力的作用；二
17、力平衡描述的是物体在二力作用下处在平衡状态的二力特点。2、 作用力与反作用力二力的性质相同，要么都是引力，要么都是弹力，要么都是摩擦力等等；而二力平衡则不然，只要二力满足作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一条直线，就是平衡力，不管二力的性质如何。3、 作用力与反作用力具有同时性，同时产生，同时变化，同时消失；二力平衡不具有这一特点。磨损根据磨损机理分类：1.粘着磨损 当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时，材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转。影响因素：同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件
18、运动副的相对运动；脆性材料比塑性材料的粘着能力高；在一定范围内，零件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。2.磨粒磨损 进入摩擦面之间的游离颗粒，如磨损造成的金属微粒，会在较软材料的表面上刨犁出许多沟纹，这样的为切削过程叫做磨料磨损。影响因素：硬度，耐磨性；磨粒的平均尺寸，磨损就越严重；磨粒的硬度越高，磨损就越严重。3.疲劳磨损 当做滚动或滑动的高副受到反复作用的应力（如滚动轴承运转或齿轮传动）时，如果应力超过材料的接触疲劳强度，就会在零件表面或一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形浅坑，叫做疲劳磨损，也称疲劳点蚀或简称点蚀。影
19、响因素：表面硬度，产生疲劳裂纹的危险性越小；提高表面质量，对零件的疲劳寿命有显著改善；与加入的润滑油的粘度和压力有关，高压下的润滑油能在接触区起到均化应力的作用，可提高抗疲劳磨损的能力；油的粘度过低，则易于挤入疲劳裂缝中，在被封闭的裂缝中受高压而促进疲劳裂纹的扩展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲劳能力。 4.冲蚀磨损 当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面上的时候就会造成冲蚀磨损，例如利用高压空气输送型砂或高压水输送矿石的管道所产生的摩损。冲蚀磨损是在有摩擦的情况下受到硬质微粒冲击反复作用而造成的表层疲劳破坏。影响因素：磨粒与固体表面的摩擦因数；磨粒的冲击速度；磨粒冲击速度的方向同固体表面所夹
20、的冲击角。 运用：高压高速水切割 5.腐蚀磨损 摩擦副受到空气中的酸、润滑油、燃油中残存的少量无机酸（如硫酸）及水分的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成的材料损失。影响腐蚀磨损的因素：零件表面的氧化膜性质；环境条件。项目二 汽车支承零部件学习任务一 轴任务目标：1. 能规范进行5A-FE发动机凸轮轴上置式配气机构的拆装2.了解轴的分类3. 熟悉轴的结构4.知道轴的材料5.知道碳素钢6.能识读零件图汽车中各个旋转部位的运动与传动过程都离不开轴。汽车上有很多的轴类零件，如发动机凸轮轴、发动机曲轴、变速器输入轴、变速器输出轴、变速器倒档轴、汽车传动轴（图见书 P27）、半轴及连接车速里程表的转轴
21、等。一、轴的分类按轴的轴线形状不同分类：按轴的轴线形状不同，轴可以分为直轴、曲轴和软轴。轴的主要作用是直接支承回转零件，如带轮、齿轮及车轮，实现回转运动并传递动力。1. 直轴直轴是指轴上各段的轴线重合为一条直线的轴，如图（书 P30）所示的发动机配气机构凸轮轴即为直轴。2.曲轴曲轴是指轴上各段的轴线不相重合的轴，如图（书 P30）所示的发动机曲轴，其为发动机用于往复运动和旋转运动相互交换的零件。 3.软轴软轴是指轴心线可以弯曲的轴，如图（书 P30）所示的汽车里程表软轴，它可以把回转运动灵活地传到空间任何位置。按载荷性质不同分类：按载荷性质不同，轴可以分为心轴、转轴和传动轴三类。1. 心轴心轴
22、：用来支承回转零件，只承受弯曲作用而不传递动力。如汽车上的活塞销轴（书 P30）、摇臂轴等。2. 转轴转轴：既承受回转零件又传递动力，同时承受弯曲和扭转作用的轴称为转轴，如图（书 P30）所示的半轴。3. 传动轴传动轴：工作时用来传递动力，只承受扭转作用而不受弯曲作用或弯曲作用很小的轴称为传动轴，如图（书 P30）所示汽车传动轴。二、轴的结构1. 轴的组成：轴主要由轴头、轴颈和颈身三部分组成，如图（书 P31）所示。安装毂的部分叫轴头，轴上被支承的部分叫轴颈，连接轴头和轴颈的部分叫轴身。（与轮毂相似，轴毂指与轴相连接的轴上零件，常见齿轮、带轮等。）2. 轴上零件的定位为了确保轴能支承轴上零件并
23、传递运动和转矩，轴上零件相对于轴沿轴线方向不能移动，沿圆周方向不能有相对转动，否则会加剧轴和零件的磨损，严重时会引起零件的损坏、断裂，所以轴上零件要进行轴向和周向定位。（1）. 轴上零件的轴向定位：轴上零件的轴向定位的目的是保证零件在轴上有确定的轴向位置，承受轴向力，防止零件轴向窜动。常用以下几种方式对轴上零件进行轴向定位。1） 轴环、轴肩定位 轴环、轴肩定位分别如图（书 P31）所示。这种定位方式结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力，主要应用于带轮、齿轮、轴承等的轴向定位。轴环轴环2） 轴套定位 轴套定位如图（书 P31）所示。定位分别如图（书 P32）所示。采用轴套定位时，轴上不需开钻孔
24、、车螺纹，结构简单，定位可靠。一般用于两相邻零件沿轴向的双向固定。3）圆螺母定位圆螺母定位一般与轴环、轴肩定位等配合使用，可承受较大的轴向力。但由于切制螺纹会使轴的疲劳强度下降，常用于轴的中部和端部，如图（书 P32）。注意：为防止圆螺母松脱，常采用双螺母或一个螺母加止推垫圈来防松。4）轴端挡圈和圆锥面定位轴端挡圈和圆锥面定位常用于轴端，使轴端零件获得轴向定位或双向定位，如图（书 P32）所示。这种定位方式结构简单，拆装方便，多用于轴的同心度要求较高或轴受振动的场合。5） 弹性挡圈定位 弹性挡圈定位结构简单、紧凑，拆装方便，如图（书 P32）。（2）轴上零件的周向定位轴上零件周向定位的目的是传
25、递转矩，防止零件与轴产生相对转动。常用的轴上零件的周向定位方法有键连接定位和过盈配合定位。1）键连接定位采用键连接作为轴上零件周向固定的应用最为广泛，如图（书 P33）所示。常用的键有平键、半圆键、花键和楔键。小提示：键是标准零件，除了用来实现轴上零件的周向定位外，还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。2）过盈配合定位过盈配合定位是利用轴与零件轮毂之间的过盈来达到定位或固定的目的。过盈配合定位通常采用圆柱面。小提示：1. 过盈配合是由于包容件的尺寸（如轮毂孔径）小于被包容件的尺寸（如轴颈直径），装配后在两者之间产生较大的压力，通过此压力所产生的摩擦力来传递转矩。2. 常用的装配方式有压入
26、法（过盈量不大时）和温差法（过盈量较大时，加热包围件或冷却被包围件）。气缸套与气缸之间的装配采用压入法，活塞与活塞销之间的装配则采用温差法。过盈配合定位固定可靠，但拆卸和装配困难，适用于不拆卸或不常拆卸零件的连接，如发动机和启动齿圈的连接。3）其他定位方法其他定位方法有圆锥销定位和紧定螺钉定位，可进行轴向与周向两个方向的定位，但只能传递较小的力。三、轴的材料轴的常用材料主要有碳素钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。1. 碳素钢的分类碳素钢简称碳钢，通常指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。实际使用的碳素钢的碳的质量分数一般不超过1.4%。因碳素钢冶炼方便，加工容易，价格便宜，性能可以满足一般工
27、程使用要求，所以成为汽车工业用材料的主体，占汽车用材料总量的3/4左右。碳素钢的分类如下： 1. 按碳（C）的质量分数（c）分类： 低碳钢（c0.25）； 中碳钢（0.25c 0.60）； 高碳钢（0.60c2.11）。2. 按硫（S）、磷（P）的质量分数（s、p）分类： 普通钢（s 0.055，p 0.045) 优质钢（s 0.040，p0.040) 高级优质钢（s 0.030，p 0.035) 特级优质钢（s0.025，p 0.030) 3. 按用途分类： 碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程结构件，多为低碳钢和中碳钢；碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具，多为高碳钢。（质量分数（m
28、ass fraction）指溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。也指混合物中某种物质质量占总质量的百分比。）4. 按炼钢的脱氧程度分类沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢一般皆为低碳钢。它是脱氧不完全的钢，浇注时钢水在锭模中放出大量一氧化碳气体，造成沸腾现象。镇静钢为完全脱氧的钢。通常铸成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。优质钢和合金一般都是镇静钢。 特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢。2.汽车常用碳素钢(1). 碳素结构钢1). 碳素结构钢的牌号这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能。碳素结构钢的牌号用“Q+数字”表示，其中“Q”为屈服强度
29、“屈”字汉语拼音的字首，数字表示屈服强度的数值。例如，Q275表示屈服强度275 MPa的碳素结构钢。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷的质量分数不同，其中A级钢硫、磷的质量分数最高，D级钢硫、磷的质量分数最低。若在牌号后面标注字母“F”，则表示为沸腾钢；若在牌号后面标注字母“Z”，则表示为镇静钢，字母“Z”可以省略；若在牌号后面标注“TZ”，则表示为特殊镇静钢。例如，Q235AF表示屈服强度235 MPa，质量等级为A级的沸腾碳素结构钢；Q235C表示屈服强度235 MPa，质量等级为C级的镇静碳素结构钢。2）碳素结构钢在汽车上的应用举例 汽车上以下零部件是用
30、碳素结构钢制造的：百叶窗联动杠杆，传动轴中间轴承支架，发动机前、后支架，后视镜支杆，油底壳加强板，离心机油滤清器法兰，固定发电机用连接板，前钢板弹簧夹箍，后视镜支架，三、四、五挡同步器锥盘，差速器螺栓锁片，车轮轮辐，驻车制动操纵杆棘爪与齿板，消声器，百叶窗叶片等。(2). 优质碳素结构钢 优质碳素结构钢必须保证钢的化学成分和力学性能。优质碳素结构钢中所含的有害杂质元素（硫、磷元素等）和非金属夹杂物较少，力学性能和钢材的表面质量较好，其组织也较均匀。1）优质碳素结构钢的牌号 优质碳素结构钢的牌号用两位数字来表示，这两位数字表示该钢平均碳的质量分数的万分之几。例如，35表示平均碳的质量分数为0.3
31、5的优质碳素结构钢，08表示平均碳的质量分数为0.08的优质碳素结构钢。若优质碳素结构钢的含锰量较高（Mn=0.71.2），则在两位数字后面加“Mn”，如60Mn钢。 2). 优质碳素结构钢在汽车上的应用举例：汽车上以下零部件是用碳素结构钢制造的：油底壳、油箱、离合器、驾驶室、车胎螺母与螺栓、离合器调整螺栓、曲轴箱螺栓、风扇叶片、驻车制动杆、曲轴正时齿轮、变速杆、凸轮轴、气门弹簧等。(3). 碳素工具钢碳素工具钢的表面具有较高的硬度和耐磨性，心部具有较好的韧性。1). 碳素工具钢的牌号碳素工具钢的牌号用“T+数字”表示，其中数字表示钢中平均碳的质量分数的千分数。例如，T9表示平均碳的质量分数为
32、0.09的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在其牌号后面标以字母A，如 T12A表示平均碳的质量分数为 1.20%的高级优质碳素工具 钢。2). 碳素工具钢的应用碳素工具钢主要用于制造各种工具和量具，如螺丝刀、游标卡尺等。(4). 铸造碳钢铸造碳钢能制造形状复杂的零件，而锻造件则无法做到，所以汽车上许多零件是用铸造碳钢铸造而成的。1). 铸造碳钢的牌号铸造碳钢的牌号由“ZG”和两组数字组成，其中“ZG”为“铸钢”两字汉语拼音的字首，代号后面的两组数字分别表示屈服强度和抗拉强度的最低值。例如，ZG270 - 500表示屈服强度270MPa,抗拉强度500MPa的铸造碳钢。2). 铸造碳钢在汽
33、车上的应用举例：汽车上以下零部件是用铸造碳钢制造的：变速叉、减振器下支架、齿轮、棘轮等。应力应变曲线低碳钢的变形过程有如下特点：当应力低于e 时，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，即试样处于弹性变形阶段，e 为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。当应力超过e 后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。如果卸载，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形，这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。s称为材料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限。当应力超过s后，试样发生明显而均匀的塑性变形，
34、若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。当应力达到b时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力b称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。在b值之后，试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到k时试样断裂。k为材料的条件断裂强度，它表示材料对塑性的极限抗力。1 MPa含义：1 MPa=106 Pa （Pa是压强单位，写作 帕斯卡 ）pF/S 公式中各个符号的意义：p表示压强，F表示压力，S表示受力面积；单位1帕斯卡1牛顿/平方米 1Pa=1N/m2 铸造、锻造、切削加工铸造铸造是将液
35、体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。1 被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。锻造锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。零件图：零件图是表达单个零件形状、大小和特征的图样，也是在制造和检验机器零件时所用的图样 ，又称零件工作图。在生产过程中，根据零件图样和图样的技术要求进行生产准备、加工制造及检验。因此，它是指导零件生产的重要技术文件。
36、韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。韧性可在材料科学及冶金学上，韧性是指当承受应力时对折断的抵抗，其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。学习任务二 滑动轴承任务目标：1. 能规范进行5A-FE发动机曲轴轴瓦及瓦座的拆装2.知道滑动轴承的组成和特点3. 能叙述滑动轴承的类型4.知道滑动轴承的材料和失效形式5.了解滑动轴承的润滑、安装和维护图2-2-1所示为滑动轴承在汽车发动机中的应用。发动机曲柄连杆机构的曲轴在连杆轴瓦中和曲轴主轴承轴瓦中相配合处，发动机连杆小头与活塞销相配合处以及凸轮轴与凸轮轴瓦相配合处等均有滑动轴承。滑动轴承不仅
37、要受到强烈的摩擦，而且还要承受轴颈传递的周期性载荷。滑动轴承在汽车发动机中的应用滑动轴承在汽车发动机中的应用补充：主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。一、滑动轴承的组成及特点1. 滑动轴承的组成 滑动轴承主要由滑动轴承座、轴瓦或轴套组成，如图2-2-11所示。装有轴瓦或轴套的壳体称为滑动轴承座。 轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的对开式零件称为轴瓦，与轴颈配合的圆筒形整体零件称为轴套。2. 滑动轴承的特点1）. 滑动轴承与轴之间的接触面积较大，可承受较大的压力和较高的转速。2）. 滑动轴承与轴之
38、间配合紧密，易于实现液体动力摩擦，转动平稳，无噪声，耐冲击。3）. 传动精密，径向尺寸小。4）. 整体式滑动轴承的拆装不方便，磨损后的轴承径向间隙无法调整，只能更换。二、滑动轴承的类型根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。1. 整体式滑动轴承整体式滑动轴承如图2-2-12所示，滑动轴承座孔中压入具有减摩特性材料制成的轴套，并用紧定螺钉固定。这种轴承结构简单，价格低廉，适用于轻载、低速或间歇工作的场合。2. 剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承的轴瓦如图2-2-13所示，分上、下两个半片，在轴瓦的剖分面上做出定位止口，以防止轴瓦转动。剖分式滑动轴承不但能调整间隙，而且轴的拆装也比较方便
39、，因此应用很广。例如，发动机的曲轴轴承就是剖分式滑动轴承。三、滑动轴承的失效形式1. 磨粒磨损 磨粒磨损是指由外界硬颗粒或硬表面的微峰在摩擦副接触面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，其特征是在摩擦副接触面沿滑动方向形成划痕。进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用，造成轴承磨损。2. 刮伤 与轴颈一起运动的硬颗粒，在与轴瓦表面接触时会划出线状伤痕，称为刮伤。刮伤会导致摩擦副接触面粗糙，从而降低了润滑油膜的承载能力，并且会形成新的可以刮伤摩擦副接触面的硬颗粒，从而造成恶性循环。3. 胶合胶合也称为烧瓦，是指当轴承温升过高，载荷过大，润滑油膜破裂时，或润滑油供应不足
40、时，轴颈和轴承相对运动表面的材料发生粘附和迁移。胶合会造成轴承损坏，甚至导致轴颈和轴承的相对运动的中止。4. 疲劳剥落 在载荷反复作用下，轴承表面会出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后将造成轴承材料剥落。5. 腐蚀 润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料产生腐蚀，易形成点状剥落。小提示：对于中速运转的轴承，其主要失效形式是疲劳剥落；对于高速运转的轴承，由于产生的热量多，常产生过度磨损和烧伤。为了避免此类轴承的失效，应限制其转速不超过极限值。对于不转动或转速极低的轴承，其主要的失效形式是产生过大的塑性变形。从汽车维修企业统计的汽车用滑动轴承故障原因的平均比率来看，因不干净或异物进入而
41、导致滑动轴承的失效平均比率较大。四、滑动轴承轴瓦材料为了减少轴的摩损，保证其正常工作，轴瓦必须具有合适的硬度，足够的强度，较好的耐磨性，足够的塑性和韧性等。制造滑动轴承轴瓦及其内衬的合金称为滑动轴承合金，简称轴承合金。用作轴瓦材料的金属材料有锡基、铅基、铜基和铝基轴承合金等。强度：金属材料在外载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。塑性：在某种给定载荷下，材料产生永久变形的材料特性。滑动轴承合金组织滑动轴承合金应具备软硬兼备的理想的组织：（1）软基体和均匀分布的硬质点（2）硬基体上分布着软质点。轴承在工作时，软的组织首先被磨损下凹，可储存润滑油，形成连续分布的油膜，硬的组成部分则起着支承轴颈的作用
42、。这样，轴承与轴颈的实际接触面积大大减少，使轴承的摩擦减少。锡基轴承合金是以锡为基础，加入锑、铜等元素组成的合金。其优点是具有良好的塑性、导热性和耐蚀性，而且摩擦系数和膨胀系数小，适合于制作重要轴承，如汽轮机、发动机和压气机等大型机器的低速轴瓦。缺点是疲劳强度低，工作温度较低（不高于150），这种轴承合金价最较贵。ZSnSb4Cu4表示含锑的平均质量分数为4%、含铜的平均质量分数为4%的锡基轴承合金。巴氏合金的价格较贵，且力学性能较低，通常是采用铸造的方法将其镶铸在钢（08钢）的轴瓦上形成双金属轴承使用。铅基轴承合金是以铅为基体，加入锑、锡、铜等合金元素组成的合金。铅基轴承合金的强度、硬度、导
43、热性和耐蚀性均比锡基轴承合金低，而且摩擦系数较大，但价格便宜。适合于制造中、低载荷的轴瓦，如汽车、拖拉机曲轴轴承、铁路车辆轴承等。铜基轴承合金通常有锡青铜与铅青铜。铜基轴承合金具有高的疲劳强度和承载能力，优良的耐磨性，良好的导热性，摩擦系数低，能在250以下正常工作。适合于制造高速、重载下工作的轴承，如高速柴油机、航空发动机轴承等。铝基轴承合金是以铝为基础，加入锡等元素组成的合金。这种合金的优点是导热性、耐蚀性、疲劳强度和高温强度均高，而且价格便宜。缺点是膨胀系数较大，抗咬合性差。目前以高锡铝基轴承合金应用最广泛。适合于制造高速(13m/s)、重载（3200MPa）的发动机轴承学习任务三 滚动
44、轴承任务目标：1. 能规范进行东风汽车主减速器轴承的拆装2.知道滚动轴承的组成和特点3. 能叙述滚动轴承的类型和代号4.知道滚动轴承的材料和失效形式5.能叙述滚动轴承的拆装方法汽车上许多部位采用滚动轴承，如发电机、水泵、手动变速器（图见书 2-3-1）、自动变速器、分动器、传动轴、驱动桥以及轮毂轴承等处均有滚动轴承。滚动轴承性能的好坏直接影响机器的工作情况，是机器的重要组成部分。一、滚动轴承的组成及特点1. 滚动轴承的组成 滚动轴承主要由外圈、保持架、内圈和滚动体组成，如图2-3-11所示。（1） 外圈外圈的内表面与内圈的外表面上制有凹槽，称为滚道。滚道有限制滚动体侧向位移的作用。外圈与轴承座
45、相配合，在轴承座中起支承作用；（2） 保持架保持架的作用是把滚动体均匀地隔开，以避免相邻的两滚动体直接接触而增加磨损。（3） 内圈内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转。小提示：在实际应用中，也有外圈旋转、内圈固定或内、外圈都旋转的滚动轴承。（4）滚动体常用的滚动体有球体、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、非对称球面滚子、螺旋滚子等。如图2-3-12所示。2.滚动轴承的特点与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：1. 产品已标准化，并由专业生产厂家进行大批量生产，具有优良的互换性和通用性。2. 起动摩擦力矩低，功率损耗小，效率高。3. 负荷、转速和工作温度的适应范围宽，工况条件的少量变化对滚动轴承性能影响
46、不大。4. 大多数滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴向尺寸较小。5. 易于润滑及维护。缺点：1. 大多数滚动轴承径向尺寸较大。2. 在高速、重载荷条件下工作时，寿命短。3. 振动及噪声较大。二、滚动轴承的类型1. 根据滚动体的不同：滚动轴承可分为滚珠轴承和滚子轴承两大类。2. 根据滚动轴承所能承受的主要载荷的方向：滚动轴承又可分为向心轴承（承受径向载荷）、推力轴承（承受轴向载荷）、向心推力轴承（能同时承受径向载荷和轴向载荷）。常见的滚动轴承见表2-3-滚珠轴承：双列深沟球轴承：主要承受径向载荷，也能承受双向轴向载荷。角接触球轴承：较高的径向承载能力，可承受单向轴向推力。（两个相同的轴承相向或
47、相背安装可承受双向推力）推力球轴承：主要承受轴向推力。（分单向推力球轴承和双向推力球轴承）调心球轴承：主要承受径向载荷。能承受少量双向轴向载荷。滚子轴承：圆柱滚子轴承：承受径向重载荷。圆锥滚子轴承：承受较大的径向载荷和轴向载荷。调心滚子轴承：主要承受径向载荷。推力圆柱滚子轴承：承受单向轴向载荷。推力调心滚子轴承：主要承受轴向载荷。径向载荷不超过轴向载荷55%。三、滚动轴承的材料滚动体与内、外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性，一般用含铬合金钢制造，常用的材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达 61 HRC65HRC。保持架一般用
48、低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属 （如黄铜）或塑料保持架。疲劳强度：是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。（一般试验时规定，钢107次、非铁（有色）金属材料108次不断裂时的最大应力）机械零件，如轴等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。HRC:洛氏硬度-HRC是采用150Kg载荷和120金刚石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料。例如：淬火钢等冲压 ：
49、利用模具在压力机上将金属板材制成各种板片状零件和壳体、容器类工件，或将管件制成各种管状工件。这类在冷态进行的成型工艺方法称为冷冲压，简称冲压。有色金属 ：有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。中国在1958年将铁、铬、锰列入黑色金属；并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。四、滚动轴承失效形式滚动轴承失效形式主要有疲劳剥落、断裂、磨损和腐蚀等。1. 疲劳剥落滚动轴承在径向载荷的作用下，内圈、外圈与滚动体接触处会产生应力和弹力变形，其大小随接触点位置不同而循环变化。循环接触应力作用达到一定次数时，就会在零件工件表面形成疲劳剥落（如图），使滚动轴承产生振动和噪声，旋转精度降低，从而失去
50、工作能力。2. 断裂滚动轴承断裂的主要原因是过载与缺陷两大因素。由于外加载荷超过材料的强度极限而造成的滚动轴承断裂称为过载断裂，如图。一般来说滚动轴承的断裂主要是过载断裂，过载的主要原因是主机突发故障或安装不当。3. 磨损若滚动轴承使用时润滑不良、密封不严或工作在多尘环境中，容易导致严重磨损而失效。滚动轴承的磨损如图。4.腐蚀有些滚动轴承在实际运行当中可能会遇到水以及腐蚀介质等，这些物质会导致滚动轴承腐蚀。滚动轴承的代号为了区分不同类型、结构、尺寸和精度的轴承，国家标准规定了其识别代号，即轴承代号，并把它印在轴承的端面上。滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号三部分组成。小提示：前置代号
