1、学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析工作任务活动一工作任务活动一 汽车机械总体构造的认识与分析汽车机械总体构造的认识与分析工作任务活动二工作任务活动二 汽车零部件应用材料的认识与分析汽车零部件应用材料的认识与分析学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析情境描述情境描述汽车是机械设备中的典型代表,是人类重要的交通工具,而汽车机械是机械工业的重 要组成部分。汽车产业是我国的支柱产业,正处于快速发展阶段,汽车生产企业和服务企 业急需大量具有汽车制造、检测、维修专业技能的从业人员。汽车是一个机械系统,其传 动原理及各零部件的设计、运用与维护都属机
2、械基础理论技术。汽车由发动机、底盘、车 身、电气设备四个部分组成。这四大部分由许多相对的机构、构件和零件组成。只有熟练 掌握汽车机械组成、基本特征及相关知识,了解汽车零部件材料的应用知识,才能为今后 解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析目标规划目标规划(一一)学习目标规划学习目标规划 通过认识汽车机械总体构造和汽车结构组成,了解汽车机械的基本特性,汽车零部件 材料的应用知识;重点掌握机械、机器、机构、构件、零件组成等相关概念。(二二)职业技能目标规划职业技能目标规划 认识汽车各结构总成,能辨认单缸内燃机组成的各机构;会分析工作传动路线并了解 如何
3、传动。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析工作任务活动一工作任务活动一 汽车机械总体构造的认识与分析汽车机械总体构造的认识与分析案例导入案例导入 汽车机械系统是怎样组成的?怎样进行协调运动?如何实现安全行驶?图11所示 为典型轿车总体构造。通过对汽车机械结构各组成系统及其功能分析和认识,才能掌握汽 车机械组成的相关知识,加深对汽车机械组成及其基本特征的理解。这也是作为汽车专业 技术人员必备的基础知识。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 11 典型轿车总体构造学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 活动要点活动要点 通过对汽车机械构造总体进行分析与认识,掌握汽车的结构组
4、成;分析工作传动路线 并观察如何传动;模拟拆装发动机、底盘、传动系、行驶系、转向系、制动系;观察车身、发动机底盘、电气设备,说出它们的作用。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 活动安排学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析【工作任务基础知识】【工作任务基础知识】一、一、汽车机械总体构造组成认识汽车机械总体构造组成认识 1.汽车的结构组成汽车的结构组成 汽车通常由发动机、底盘、车身、电气设备四个部分组成,前三部分分别如图12、图13和图14所示。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 12 四冲程发动机学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 13 底盘学习情境单元
5、一 汽车机械总体构造的认识与分析图 14 车身学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析1)发动机的作用 发动机是汽车的心脏,它能将某种形式的能量转换成机械能,供入其中的燃料燃烧而 发出动力,为汽车提供足够的动力。大多数汽车都采用往复活塞式内燃机,它一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系(汽油发动机采用)、启动系等 部分组成。2)底盘的作用 底盘用来支承和安装汽车发动机及其各部件总成,形成汽车的整体造型,接受发动机 的动力,使汽车产生运动,并保证汽车按照驾驶员的操纵正常行驶。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析底盘由下列部分组成:(1)传动系。传动系用来将
6、发动机的动力传给驱动车轮。传动系包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等部件。(2)行驶系。行驶系用来将汽车各总成及部件连成一个整体并对全车起支承作用,以 保证汽车正常行驶。行驶系包括车架、前轴、驱动桥的壳体、车轮(转向车轮和驱动车轮)、悬架(前悬架和后悬架)等部件。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(3)转向系。转向系用来保证汽车按照驾驶员选择的方向行驶,它由带转向盘的转向 器及转向传动装置组成。(4)制动系。制动系用来使汽车减速或停车,并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。每辆汽车的制动装备都包括若干个相互独立的制动系统,每个制动系统都由供能装置、控 制装置、传动装置和制动器组成。学习
7、情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3)车身的作用 车身是驾驶员工作的场所,也是装载乘客和货物的场所。车身应为驾驶员提供方便的 操作条件,以及为乘客提供舒适安全的环境或保证货物完好无损。轿车、客车的车身一般 是整体结构,典型的货车车身包括车前钣制件、驾驶室、车厢等部件。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析4)电气设备的作用 电气设备由电源组、发动机启动系和点火系、汽车照明和信号装置等组成。此外,在 现代汽车上愈来愈多地装有各种电子设备、微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装 置等,显著地提高了汽车的性能。由以上分析可看出:汽车是一个复杂的机械系统,汽车是现代机械的典型代表,具有
8、机械的普遍特征。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析二、二、机械基础基本概念机械基础基本概念 1.机器的组成机器的组成 机器的种类很多,用途各异,但是一台完整的机器往往由以下四部分构成:(1)原动机部分:将其它能量变换为机械能,是驱动整部机器的动力源。常见的有发 动机和内燃机。(2)传动部分:把原动机的运动和动力转变为工作部分的运动和动力。常用的传动形 式有机械传动、液压传动、气压传动、电动传动等,其中机械传动应用最广。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(3)执行部分:利用机械能去变换或传递能量、物料、信号,直接完成工作任务的部分。它往往处于整个机械传动路线的末端,如汽车行驶
9、系、内燃机的活塞、机床的刀架、起 重机的吊钩等。(4)控制部分:使原动机部分、传动部分和执行部分三个基本功能彼此协调运作,并 准确、安全、可靠地完成整机功能的组成部分,如汽车的转向系、制动系以及内燃机的配 气机构等。它包括机械控制、电气控制、液压控制和气压控制系统等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析2.机器的定义机器的定义 图15所示的单缸四冲程内燃机(发动机)是汽车的心脏。它是将燃料在气缸内燃烧 所产生的热能转化为机械能的机器,可为汽车提供足够的动力。它具有热效率高、体积小、质量轻、便于移动和启动性好等优点。发动机主要由缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、齿轮 5和6、凸轮7、进气阀
10、推杆8、排气阀推杆9、进气阀10、排气阀11等组成。当燃气推动活 塞在气缸内作直线往复移动时,通过连杆使曲轴作连续转动,从而把燃料燃烧的热能转换 为机械能。曲轴的连续转动又通过齿轮5与齿轮6的啮合传动,带动凸轮轴转动,进而通 过控制进气阀10和排气阀11定时启闭,使可燃混合气体定时进入气缸,废气定时排出 气缸。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 15 单缸四冲程内燃机学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析机器具有下列共同特征:(1)都是人为的多种实体的组合。(2)各实体之间具有确定的相对运动。(3)能够代替人的劳动或减轻人的劳动强度,完成机械功或转换机械能。凡具备以上三个特征
11、的实体组合,均称为机器。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3.机器组成部件机器组成部件 1)机构 只具备机器前两个特征的,称为机构。如图15所示,单缸内燃机中有三大机构。(1)曲柄滑块机构。它由缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4构成,可将活塞的直线往复运 动转换成曲柄的连续转动。(2)凸轮机构。它由缸体1、凸轮7、进气阀推杆8、排气阀推杆9构成,可将凸轮轴的 连续转动转换成推杆的直线往复运动。(3)齿轮机构。它由缸体1、齿轮5和齿轮6构成,可以改变从动轴的转动速度和转动方向。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析2)构件 构件是组成机构的运动单元。构件可以是一个零件或几个零件的刚性
12、组合,但构件本 身没有相对运动。如图16所示,单缸四冲程内燃机的连杆是构件,它由连杆体1、轴套 2、连杆头3、螺栓4、螺母5、轴瓦6等装配而成。它是不可分割的运动单元。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 16 单缸四冲程内燃机的连杆学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3)零件 零件是组成机构的最基本单元,是机器中最小的制造单元。例如,内燃机连杆中的连 杆体、轴套、连杆头、螺栓、螺母、轴瓦、螺钉等。零件可分为两类:(1)通用零件。它是在各种机器中经常使用的零件,如螺栓、螺母。(2)专用零件。它是仅在特定类型机器中使用的零件,如活塞、曲轴。4)部件部件 部件是一套协同工作且完成
13、共同任务的零件组合,如轴承。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析【工作任务知识延伸】【工作任务知识延伸】四冲程往复活塞式发动机工作原理简介 如图17所示,四冲程往复活塞式发动机是活塞在气缸内上、下止点间往复移动四个行程,完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机,在一个活塞行程内只进行一个 过程。如图18所示为四冲程汽油机活塞的四个行程。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 17 四冲程往复活塞式发动机学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 18 四冲程汽油机活塞的四个行程学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析1.进气行程进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点
14、移至下止点,此时排气门关闭,进气门开启。在活塞移 动过程中,气缸容积逐渐增大,气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气 门被吸入气缸,并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。2.压缩行程压缩行程 进气行程结束后,曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。这时,进、排气门均关闭。随着活塞移动,气缸容积不断减小,气缸内的混合气被压缩,其压力和温度同时升高。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3.作功行程作功行程 压缩行程结束时,安装在气缸盖上的火花塞产生电火花,将气缸内的可燃混合气点 燃,火焰迅速传遍整个燃烧室,同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀,压力和 温度迅速升高。在气体压力的
15、作用下,活塞由上止点移至下止点,并通过连杆推动曲轴旋 转作功,这时,进、排气门仍关闭。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析4.排气行程排气行程 排气行程开始,排气门开启,进气门仍然关闭,曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至 上止点,此时膨胀过后的燃烧气体(或称废气)在其自身剩余压力和活塞的推动下,经排气 门排出气缸之外。当活塞到达上止点时,排气行程结束,排气门关闭。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析考核与评价考核与评价学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析小结小结通过对汽车机械总体构造的认识与分析活动,了解本课程的研究对象是汽车机械,掌 握机器的组成及特点;掌握机器、机构、
16、构件、零件的基本概念及正确识别;了解四冲程往 复活塞式发动机的工作原理。汽车属于机械范畴,汽车工业是机械工业的一个重要分支,只有掌握汽车机械基本知识,才能实现基本职业技术能力。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析工作任务活动二工作任务活动二 汽车零部件应用材料的认识与分析汽车零部件应用材料的认识与分析案例导入案例导入 一辆汽车由约3万个零件组装而成,汽车上每个零件的生产制造都涉及到材料问题。据统计,汽车上的零部件采用了约4000余种不同的材料加工制造。驾驶室、油箱、离合器 采用了哪些材料?汽车发动机上的凸轮轴、曲轴、连杆、活塞等构件和零件采用了哪些材 料?从汽车的设计、选材、加工制造,
17、到汽车的使用、维修和养护,无一不涉及到材料。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 活动要点活动要点 通过对汽车机械构造总体分析与认识,掌握汽车常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应用,了解新型汽车材料的选用。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析活动安排活动安排学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析【工作任务基础知识】【工作任务基础知识】汽车零部件材料的应用汽车零部件材料的应用 1.汽车工程材料分类汽车工程材料分类 用以制造各种汽车零件的材料统称为汽车工程材料。一般将其分为两大类:金属材料 和非金属材料。金属材料可分为黑色金属(钢铁)和有色金属。黑色金属(钢铁)又可分为钢
18、 和铸铁。钢还可分为碳钢和合金钢。目前在机械工业生产中,普遍使用钢铁、铜、铝等金属 材料。此外,工程塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料的应用也日趋广泛。汽车工程材料的具体 分类如图19所示。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 19 汽车工程材料的分类学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析2.汽车常用黑色金属汽车常用黑色金属(钢铁钢铁)材料材料 1)碳钢 碳钢又称碳素钢,通常指含碳量小于2.11%的铁碳合金。(1)常见杂质元素对碳钢性能的影响。在实际生产中使用的碳钢,不单纯是铁和碳组成的合金,还包含锰、硅、硫、磷等杂质 元素,它们对碳钢的性能有一定的影响。学习情境单元一 汽车机械总体
19、构造的认识与分析 锰。锰是钢中的有益元素,是在炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。硅。硅也是钢的有益元素。硫。硫是钢的有害元素,是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中的,难以除尽。磷。磷是钢中的有害元素,也是在炼钢时由矿石带入钢中的。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(2)碳钢的分类、牌号、性能和用途。碳钢按用途可分为:碳素结构钢。碳素结构钢主要用于制造各种机器零件和工程结构件。它可分为普通 碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢(Q195、Q215)的质量等级符号含义为:A 级的硫、磷的含量最低,D级的硫、磷的含量最高。脱氧方法符号含义:F沸腾钢,Z镇 静钢,TZ特殊镇静钢。通常多用镇静钢
20、,故其符号Z一般省略不表示。普通碳素结构钢 的规定牌号有 Q195、Q215、Q235、Q255和 Q275五种。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析这类钢的碳含量较低,而硫、磷等 有害元素和其他杂质含量较多,故强度不够高,但塑性、韧性好,焊接性能优良,冶炼简 便,成本低,使用时一般不进行热处理。普通碳素结构钢一般作为工程用钢,广泛用于建 筑、桥梁、船舶、车辆工程。碳素结构钢也可作为机器用钢,用于制造不重要的机器零件。普通碳素结构钢常用于制造汽车传动轴间支架、发动机前后支架、后视镜支杆、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和齿板等零件。学习情境单元一
21、汽车机械总体构造的认识与分析碳素结 构钢中的优质碳素结构钢(08、10、20、15、45)的牌号用两位数字表示,该数字表示钢的平 均碳含量的万分数,如牌号45表示其平均碳含量为0.45%。对于较高锰含量的优质碳素结 构钢,在对应牌号后加“Mn”表示,如45Mn、65 Mn等。如图110所示,优质碳素结构 钢在汽车上的应用实例有:08钢应用于驾驶室、油箱、离合器等;20钢用于离合器分离杠 杆、风扇叶片、驻车制动杆等;45钢应用于凸轮轴、曲轴、转向节主销、离合器踏板轴、传动轴伸缩套等;65Mn钢应用于气门摇臂复位弹簧、活塞油环簧片、离合器板盘弹簧等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图
22、110 优质碳素结构钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 碳素工具钢。碳素工具钢主要用于制造各种刀具、量具和模具,多为高碳钢。高碳 钢是指含碳量为0.7%1.3%的钢。碳素工具钢的牌号由字母“T”和两位数字组成,后面 的数字表示含碳量的千分数。常用的碳素工具钢有 T8、T10、T10A、T12A(A 表示高级优 质钢)等。由于碳素工具钢的热硬性较差,热处理变形较大,因此其仅适用于制造不太精密 的模具、木工工具和金属切削的低速手用刀具(锉刀、锯条、手用丝锥)等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 铸钢。铸钢的牌号由“ZG”和两组数字组成,其中“ZG”为铸钢代号,代号
23、后面的两 组数字分别表示屈服强度s(MPa)和抗拉强度b(MPa)。例如:ZG270 500表示屈服强 度为270MPa、抗拉强度为500MPa的铸钢。如图1 11所示,铸钢在汽车上的应用实例 有:ZG270 500用于化油器,机油管法兰,操作杆活接头等;ZG310 570用于CA1092的 进排气歧管压板,前减震器下支架,二挡、四挡、五挡变速叉,启动爪等;ZG340 640具 有高强度、硬度和耐磨性,焊接性较差,常用于制造齿轮类零件。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 111 铸钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析2)合金钢 合金钢是指在碳钢的基础上,有目的地
24、加入一些合金元素后得到的钢种,常用的合金 元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、Ti和稀土元素等。与碳素钢相比,合金钢的热处理工艺 性能较好,力学性能指标更高,还能满足某些特殊性能要求。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(1)合金钢的分类。按合金元素总含量分为:低合金钢,合金元素总含量小于5%;中合金钢,合金元 素总含量为5%10%;高合金钢,合金元素总含量大于10%。按用途分为:合金结构钢,用于制造机械零件和工程结构;合金工具钢,用于制造 各种工具;特殊性能钢,如不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。以下重点介绍合金结构钢。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(2)合金结构钢的牌号、
25、性能和用途。按国家标准规定,合金钢的牌号采用数字+合金钢元素符号+数字的方法来表示。合 金结构钢主要用于制造机器零件及工程结构件,是应用非常广泛的一类合金钢。它的牌号 前两位数字表示钢中碳的平均质量分数,以万分数计。合金元素符号后的数字表示该元素 平均质量分数,如果合金元素质量分数小于1.5%,一般不标注,如60Si2Mn。合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合金元素形成的,主要有以下几种:学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢是在低碳碳素结构钢中加入少量的锰、钒、钛、铌、铬、镍等合金元素(以锰为主)后制成的一种新钢种。该钢种与碳素结构
26、钢相比 具有较高的强度、较好的韧性、良好的焊接性和冷成形等性能特点。其强度比普通碳素结 构钢高30%50%。如图112所示,低合金高强度结构钢在汽车上的应用实例有:Q295 用于水箱固定架底板、风扇叶片、横梁等;Q345用于纵梁前加强板、横梁、角撑、保险杠 等;Q439用于车架纵横梁、蓄电池固定框后板、汽油箱托架等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 112 低合金高强度结构钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 合金渗碳钢。合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上加入一定量的铬、镍、锰、硼、钒、钛、钨、钼合金元素而形成的,属于低合金钢,要经过渗碳、淬火、低温回火后才能使用。
27、如图113所示,低合金渗碳钢常用于制造汽车上的重要零件。例如,15Cr用于发动机的 活塞销、气门弹簧座、气门挺杆等;20CrMnTi用于重要齿轮、万向节、差速器十字轴等;20MnVB用于传动轴十字架、转向万向节十字轴、后桥减速器等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 113 合金渗碳钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 合金调质钢。合金调质钢是在调质钢的基础上加入一定量的合金元素而制成的。它 是中碳钢,要经过调质处理后才能使用,调质处理后还可进行表面淬火或化学处理。如图 114所示,合金调质钢在汽车上的应用有:40Cr用于减震器销、水泵轴、发动机连杆、发 动机连
28、杆螺栓等;40MnB用于半轴、转向器节、转向臂、传动轴花键等;45Mn2用于进气 门、半轴套、板簧 U 型螺栓等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 114 合金调质钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 合金弹簧钢。合金弹簧钢是在弹簧中加入了合金元素而制成的。相对于弹簧钢,它 具有更高的强度和疲劳极限,更好的塑性和韧性。汽车发动机制造商是合金弹簧钢最大的 用户,其用量占合金弹簧钢总量的50%。如图115所示,55SiMnVB、55Si2Mn用于板 簧;65Mn用于发动机气门弹簧、制动室复位弹簧、离合器压紧弹簧等;60Si2Mn用于牵引 钩弹簧、板簧等。学习情境单
29、元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 115 合金弹簧钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 超高强度钢。超高强度钢是指屈服极限大于1400 MPa,强度大于1500 MPa,具 有较好的韧性的合金钢。它是在合金调质钢的基础上加入了多种合金元素而形成和发展起 来的。我国常用的超高强度钢有30CrMnTiNi2A、4Cr5MoVSi(碳的平均质量分数为千分 数)等。它们也大量应用于制造汽车车身结构和发动机结构零件等,如图116所示。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 116 超高强度钢的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3)铸铁(1)铸铁的分类。铸
30、铁是一系列主要由铁、碳、硅组成的合金,其含碳量为2.11%6.69%。根据碳在铸铁中存在的形式不同,常用铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸 铁、合金铸铁。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(2)铸铁的牌号、性能和用途。灰铸铁。按国家标准规定,灰铸铁的牌号由“TH”和一组数字组成。其中,“TH”为 灰铸铁代号,代 号 后 面 的 数 字 表 示 其 抗 拉 强 度 值(MPa)。如 TH150 表 示 抗 拉 强 度 为 150MPa的灰铸铁。灰铸铁的铸造性能好、可加工性好、减震性好、价格低廉,但也存在着 塑性差、韧性差、抗拉强度低、焊接性能较差等缺点。如图117所示,灰铸铁在汽
31、车上多 用于不镶缸套的整体缸体、缸盖等零件。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 117 灰铸铁的应用示例学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 球墨铸铁。球墨铸铁是在灰铸铁的铁水中加入球化剂(稀土镁合金等)和孕育剂(硅 铁)进行球化孕育处理后得到的具有球状石墨的铸铁。球墨铸铁的牌号由“QT”和两组数字 组成。其中“QT”为球墨铸铁的代号,代号后面的两组数字分别表示抗拉强度b(MPa)和 伸长率(%)。例如,QT450 10表示抗拉强度为450 MPa、伸长率为10%的球墨铸铁。球墨铸铁具有灰铸铁的许多优点,如良好的减震性、耐磨性、低的缺口敏感性等,都是钢 所达不到的,而且价格
32、又比钢便宜。曲轴是球墨铸铁在汽车上应用最成功的典型零件。此 外,汽车上的驱动桥壳体、发动机齿轮、拖拉机底盘也采用球墨铸铁制造。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 蠕墨铸铁。蠕墨铸铁是在灰铸铁的铁水中加入蠕化剂(镁钛合金等)和孕育剂(硅 铁)进行蠕化孕育处理后得到的具有蠕虫状石墨的铸铁。这类铸铁石墨短而厚,头部较圆,呈蠕虫状。蠕墨铸铁的牌号由“RuT”和两组数字组成。其中“RuT”为蠕墨铸铁的代号,代 号后面的一组数字表示抗拉强度b(MPa)。例如,RuT300表示抗拉强度为300 MPa的蠕 墨铸铁。6100汽油机排气管、6100柴油机缸盖均用蠕墨铸铁制造。学习情境单元一 汽车机械总
33、体构造的认识与分析 可锻铸铁。可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火处理而得的,其中碳大 部分或全部以团状石墨形状存在,由于具有较灰口铸铁高得多的塑性和韧性,习惯称为可 锻铸铁,实际上不能锻。可锻铸铁的牌号由“KTH”(或“KTZ”、“KTB”)和两组数字组成。其中“KT”为可锻铸铁的代号,“H”表示黑心可锻铸铁,“Z”表示珠光体可锻铸铁,“B”表 示白心可锻铸铁。代号后面的两组数字分别表示抗拉强度b(MPa)和伸长率(%)。例如,KTH370 12表示抗拉强度为370MPa、伸长率为12%的可锻铸铁。KTZ450 06可用于 代替低、中碳钢、低合金钢及有色金属制作的承受较高载荷、要求耐磨
34、和具有韧性的重要 零件,如汽车的凸轮轴、摇臂、活塞环等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3.汽车常用非铁金属(有色金属)及其合金材料 非铁金属(有色金属)及其合金材料是指除钢铁材料以外的金属及其合金。非铁金属材 料具有特殊的物理、化学和力学性能。1)铝及铝合金 铝元素是自然界中储量最丰富的金属材料。铝元素的单质金属铝及铝合金属于轻金 属,是一类十分重要的金属材料,也是目前汽车工业中的重要材料之一,使用量和使用率 每年都在增加。图118所示为采用铝合金加工制造的汽车节气门体。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 118 铝合金制成的节气门体学习情境单元一 汽车机械总体构造的
35、认识与分析2)工业纯铝 工业纯铝不像化学纯铝那样纯,它或多或少存在杂质(如 Fe、Si)等。3)铜及铜合金铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料,也是应用最广泛的金属材料之一。图 119所示为铜锌合金制成的发电机的定子绕组。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 119 发电机定子绕组学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(1)纯铜。纯铜呈紫红色,有金属光泽,又叫紫铜或红铜。(2)铜合金。一般将铜合金分为黄铜和青铜。黄铜。它是以锌作为主要合金元素的铜合金。不含其他合金元素的黄铜为普通黄铜;含有其他合金元素的黄铜为特殊黄铜。青铜。青铜原指铜锡合金,又叫锡青铜,但目前已将含铝、硅、
36、铅、锰等的铜合金包 括在青铜内,统称为无锡青铜。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析4.汽车常用非金属材料汽车常用非金属材料 由于全球汽车工业向节能化、环保化方向发展,非金属材料在汽车中的应用越来越 广。常用的非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料、复合材料等。以下主要介绍高分子 材料。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析高分子材料又分为工程塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂和涂料。(1)工程塑料:强度、韧性和耐磨性较好,具有价廉、耐蚀、降噪、美观、质轻等特点。近年来汽车轻量化已成为汽车材料发展的主要方向。汽车轻量化为塑料工业的发展提供了 广阔的空间,据业内专家介绍,发达国家已将汽车用塑
37、料量的多少作为衡量汽车设计制造 水平的一个重要标志。(2)合成纤维:指单体聚合而成具有很高强度的高分子材料,如尼龙、聚酯等。它可用 于汽车座垫、安全带、内饰件等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(3)橡胶:具有高的弹性和回弹性;具有一定的强度和优异的抗疲劳强度;具有良好 的耐磨、绝缘、隔声防水、缓冲、吸振等特点。它可用于制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、传动带等零部件。(4)胶粘剂:起粘结、密封作用。(5)涂料:对汽车车身的防锈、美化及商品价值有不可忽视的作用。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析【工作任务知识延伸】【工作任务知识延伸】汽车常用的复合材料简介汽车
38、常用的复合材料简介 1.复合材料的作用复合材料的作用 为适应现代社会的需要,汽车正朝着轻量化、安全、节能、高速、低公害和长寿方向发展。汽车轻量化的目的是节能和减轻排放污染。同时,环境保护已成为可持续发展战略必 不可缺的条件,而复合材料的发展趋势正朝着延长使用期以及可再生的方向发展。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析2.复合材料的功能复合材料的功能 复合材料是由两种或两种以上不同的材料通过各种工艺手段组合而成的,各个组成材 料在性能上起协同作用,得到单一材料无法比拟的优越的综合性能。它具有刚度大、强度 高、质量轻等特点,可根据使用条件进行设计和制造,以满足各种特殊用途,从而极大地 提高
39、了工程结构的性能。总的来说,复合材料具有以下功能:学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析(1)比强度和比模量高,这是它的最大优点。因为材料比强度越高,制造同一零件则 自重越小;而材料比模量越高,零件刚性越大。(2)化学稳定性优。(3)减摩、耐磨、自润滑性好。(4)高韧度和高抗热冲击性、耐热性好,并具有导电和导热性。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析3.复合材料在汽车上的应用复合材料在汽车上的应用 汽车小型化已成为未来汽车工业发展的重要课题。汽车轻量化使得汽车油耗降低,大 大降低了汽车的使用成本,也使总的能耗大大降低。汽车自重减轻100公斤,行驶100公 里,可节省油0.3公斤;
40、自重减轻10%,燃油经济性可提高10%。目前在汽车工业中应用 复合材料的有:驱动轴、车身、车门、横梁、油箱、悬臂梁、钢板弹簧、减速器、变速器支 架、座位架、行李箱板和方向盘等。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析福特和保时捷生产的 GT 型赛车发动机机罩已全部采 用碳纤维材料;奔驰的57S型轿车内装饰全部以碳纤维替代;通用的雪佛莱轿车底盘的内 装饰材料也采用碳纤维;宝马公司将 M6型轿车的顶篷全部换为碳纤维等。汽车发动机周 边系统、电子点火系统、传动系统、灯具系统、安全系统、外板材料等将使用大量复合材 料,用量达到120万吨以上。热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂为粘接 剂制成的复合材料,在汽车上应用广泛,如图1 20所示的汽车保险杠支架、座椅盘、前端 支架等。新能源汽车的发展,将给汽车构造带来革命性的改变,以塑代钢减重也变得更为 重要。学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析图 120 热塑性玻璃钢在汽车上的应用学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析 考核与评价考核与评价学习情境单元一 汽车机械总体构造的认识与分析小结小结通过对汽车零部件材料的应用认识与分析活动,要求学生掌握汽车常用金属材料和非 金属材料性能及其应用,了解汽车常用的复合材料及其应用,达到基本职业技能和专业素 质要求。
