1、项目三认识力学与材料任务一 认识常用汽车工程材料任务二学会进行力学分析任务一 掌握力的概念、性质，理解力矩与力偶的概念，了解构件受力的特点和基本形式；了解材料的分类、性能及应用场合；了解汽车各机构总成常用的各种材料，会识别汽车发动机和底盘零部件材料及属性；了解汽车常用金属材料的品种、性能、特点和应用场合，会识别汽车常用金属材料；了解汽车常用非金属材料的品种、性能、特点和应用场合，会识别汽车常用非金属材料。项目目标任务二任务描述任务一学会进行力学分析汽车的运行过程中，要受到各种作用力与反作用力，通过汽车简单构件为例，学会分析物体的受力情况，掌握物体在静力作用下的受力分析方法，是本任务学习的内容。
2、任务一知识准备1.力的概念（1）力的定义 力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态发生改变或使物体产生变形。（2）运动效应 使物体的运动状态发生改变的效应称为力的运动效应或外效应。如人推小车，小车由静止变为运动；运动的车轮受到制动力作用而使车轮运动变慢，直到车辆停驶，如图3-1所示。（3）变形效应 使物体产生变形的效应称为力的变形效应或内效应。如弹簧受拉力作用会伸长；薄钢板受到冲压和剪切而成为轿车的外壳侧翼,如图3-2所示。一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一（4）力的三要素 力对物体的作用效应，由力的大小、方向和作用点的位置所决定，这三个因素称为力的三要素。任务二任务
3、一学会进行力学分析任务一任务二任务一学会进行力学分析任务一2.力系的概念（1）力系 同时作用于一物体上的一群力。（2）平面力系 作用于某一物体上的力系，若各个力的作用线都位于同一平面内，则这样的力系称为平面力系，一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一2.力系的概念（3）平面汇交力系 各力作用线都汇交于一点的平面力系，称为平面汇交力系，如图3-5a所示为力F1、F2、F3作用在以O点为圆心的平面内。（4）合力 当一个力系与一个力的作用效应完全相同时，把这一个力称为该力系的合力，而该力系中的每一个力称为合力的分力，如图3-5b所示为三个力的作用延长线交于一点，形成合力FR。（5）等
4、效力系 如果两个力系对同一物体的作用效应完全相同，那么则称这两个力系互为等效力系。一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一2.力系的概念一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一3.力的基本性质公理一 二力平衡公理刚体若仅受两力作用而平衡，其必要与充分条件为：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一公理二 加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。推论1 力的可传性原理：作用在刚体上A点的力F，可沿其作用线移到刚体上任一点（如B点，作用力为F1），不会改变对刚体
5、的作用效应一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一公理三 力的平行四边形公理 作用于物体同一点A上的两个力F1、F2可以合成为一个合力FR，合力也作用于该点，其大小和方向由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线所确定，即合力矢等于这两个分力矢的矢量和，推论推论2三力平衡汇交定理：三力平衡汇交定理：物体受三个力F1、F2、F3作用而平衡时，此三个力作用线的延长线必交汇于一点O，一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一公理四 作用力与反作用力公理 两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用线相同，并分别作用于这两个物体。一、力与力有关的概念任务二任务
6、一学会进行力学分析任务一4.力矩力对物体除了移动效应外，有时还会产生转动效应。当用扳手拧紧螺母时，力F对螺母拧紧的转动效应，不仅取决于力F的大小和方向，而且还与该力到作用点的垂直距离d有关。一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一5.力偶和力偶矩（1）力偶 由大小相等、方向相反的一对平行力组成的力系，叫做力偶，记作F，F。（2）力偶矩 力F与力偶臂d的乘积，作为量度力偶在其作用面内对物体转动的效应，称为力偶矩，并记作M（F，F），（3）力偶的性质。性质1 力偶没有合力，因此力偶不能与一个力平衡，它必须用力偶平衡。性质2 力偶对物体的转动效应可用力偶矩来度量。性质3 在同一平面内的
7、两个力偶，只要它们的力偶矩大小相等、转动方向相同，则两力偶等效，它们可以互相替代，一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一5.力偶和力偶矩一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一5.力偶和力偶矩一、力与力有关的概念任务二任务一学会进行力学分析任务一1.轴向拉伸与压缩 杆件受到沿轴线方向的两个大小相等、方向相反的拉力或压力时，杆件会沿轴向伸长或缩短。这种变形就叫拉伸或压缩变形。二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一在汽车发动机燃烧做功的行程中，发动机上的连杆螺栓受到轴向拉伸力FS、FS（图3-18），而活塞连杆受到轴向压缩力（图3-19）。二、汽
8、车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一2.剪切与挤压杆件受到大小相等、方向相反、作用线不重合且相距较近的两个力的作用时，杆件的两个力中间部分产生各截面的相互错动，即剪切变形。二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一在工程实际中的许多联接件，如铆钉（图3-21）、键（图3-22）等都受到剪切变形，其中为作用力，为错动后的钢板截面它们受力特点是：杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近的外力。变形特点是：杆件两力间的截面发生相对错动。二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务
9、一3.扭转 杆件受到垂直杆轴线的两平面内大小相等、方向相反的两个力偶作用时，杆件所产生的变形称为扭转变形。二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一杆件扭转变形的受力特点是：在与杆件轴线垂直的平面内受到若干个力偶的作用。其变形特点是：杆件的各横截面绕杆轴线发生相对转动，杆轴线始终保持直线。二、汽车构件受力的基本形式任务二任务一学会进行力学分析任务一任务二4.弯曲杆件受到与杆轴线相垂直的力的作用或杆件纵向平面内受到力偶的作用时，产生的变形称为弯曲变形。二、汽车构件受力的基本形式任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二任务描述汽车上的零部件采用了4000余种不同的材料加工制造，从汽
10、车的设计、选材、加工制造，到汽车的使用、维修和保养，无一不涉及材料。为了满足汽车的使用性能和零件所需的各项技术要求，在汽车维修中就要合理地选择和使用材料。知识准备1.材料的分类材料的种类多种多样，按照不同的分类标准分成不同的类型，汽车里面常用的材料可以分成金属材料和非金属材料两大类。2.金属材料的性能金属材料的性能包括使用性能和加工工艺性能两个方面。一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二（1）使用性能是指材料在使用过程中所表现出来的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。1）力学性能一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二（2）加工工艺性能 指材料是否易于加工的性能。主要
11、包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削性能等。1）铸造性能 2）压力加工性能一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二3）焊接性能4）切削性能一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二 3.认识汽车发动机常用零件的材料汽车上所用的材料多种多样，归纳起来可分为两大类：一种是金属材料，一种是非金属材料。一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二一、认识材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二常用的金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属指铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金），占工业用材的95%；有色金属则指黑色金属以外的所有金属及其合金，仅占工业用材的5%。1.
12、黑色金属 （1）钢 指以铁为主要元素，碳的质量分数在2.11以下，并含有其他元素的材料。其品种多、规格全、性能好、价格低，并且可用热处理的方法改善性能，所以是工业中应用最广的材料。钢按用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢等类型。1）结构钢：其碳的质量分数一般小于0.7%。主要用于制造各种机械零件和工程构件，如车辆的构架等，在工程中应用最多。二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二优质碳素结构钢按碳的质量分数又可分为低碳钢（碳的质量分数在0.25以下）、中碳钢（碳的质量分数为0.250.60）和高碳钢（碳的质量分数为0.600.85），如表3-4所示。二、认识常用汽车金属材
13、料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二合金结构钢按其用途和热处理特点又分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢。具体特点及应用如表3-5所示。二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二2）工具钢 其碳的质量分数一般大于0.70%。主要用于制造各种刀具、模具和量具等。具体应用如表3-6所示。二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二3）特殊性能钢 具有某种特殊物理、化学性能的钢。如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。主要用于一些特殊场合，如不锈钢餐具、耐热锅炉等。具体应用如表3-7所示。二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二2.有色金属及其合
14、金（1）铜及其合金 二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二（2）铝及铝合金 二、认识常用汽车金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等。1.玻璃 是非晶体的无机物，它的主要成分是二氧化硅，并含有少量的金属氧化物。汽车上使用最多的主要是钢化玻璃和夹层玻璃。（1）钢化玻璃三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二（2）夹层玻璃三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二2.橡胶橡胶是以生胶为基础加入适量的配合剂而组成的高分子材料。橡胶广泛地应用于弹性材料、密封材
15、料、减振防振材料和传动材料，在工业生产中有着重要地位。三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二 3.塑料塑料一般以合成树脂（高聚物）为基础，再加入各种添加剂而制成。用于制造汽车部件的塑料，主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氯苯乙烯、聚苯乙烯等等三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二4.陶瓷陶瓷是指以天然或人工合成的各种化合物为基本原料，经原料处理、成形、干燥、高温烧结而成的一种无机非金属固体材料。三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二5.摩擦材料摩擦材料是汽车上的消耗性材料之一，主要起到传递动力、减速、停车等作用，是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分。三、认识汽车非金属材料任务二认识常用汽车工程材料任务一任务二 6.复合材料由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成而成的多相固体材料，称为复合材料。复合材料在汽车上应用最多的为纤维增强型复合材料，由于它能减轻汽车质量、降低能耗、提高载重能力，如增强橡胶材料制成的轮胎；玻璃纤维塑料复合材料制作的车身、顶篷、车体结构件等；无机纤维塑料制作的刹车片、离合器片、电热水箱等。三、认识汽车非金属材料
