汽车机械基础
项目一 汽车常用金属材料和非金属材料
学习目标： 1.了解金属材料和非金属材料的种类； 2.掌握各种金属材料、非金属材料的性能； 3.熟悉金属、非金属材料在汽车上的应用； 4.会选择常用的金属材料和非金属材料。
任务一 碳素钢的分类、牌号与用途
一、 碳素钢的分类 碳钢的分类主要有以下三种方法。 1.按含碳量分 • 低碳钢:Wc≤0.25%； • 中碳钢:0.25%＜Wc＜0.6%； • 高碳钢:Wc≥O.60%。 2.按质量分(主要根据有害杂质疏、磷的多少) • 普通碳素钢:WS≤0.05%，WP≤0.045%； • 优质碳素钢:WS、WP≤0.035%； • 高级优质碳素钢:WS≤0.02%，WP≤0.03%。 3.按用途分 • 碳素结构钢:主要用于工程构件、桥梁、建筑构件和机器零部件等，一般 为中低碳钢； • 碳素工具钢:主要用于制作各种刃具、量具、模具，一般为高碳钢。
任务二 合金钢的分类、牌号及用途
三、合金结构钢 2.合金工具钢 合金工具钢按用途可分为合金刃具钢、合金量具钢和合金模具钢三类。
3.特殊性能钢 常用特殊性能钢包括不锈钢、耐磨钢和耐热钢等。
任务三 铸铁的分类、牌号及用途 按铸铁中碳的存在形式不同，铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻 铸铁和蠕墨铸铁等。
4.平衡的概念 • 物体的平衡是指物体相对地面保持静止或做匀速直线运动，是物体机械运动中的 一种特殊状态。 • 物体在力系作用下处于平衡状态时，称该力系为平衡力系。 • 作用于物体上的力系，若使物体处于平衡状态，必须满足一定的条件，这些条件称 为力系的平衡条件。
任务一 理解静力学基本概念与公理
二、静力学公理 公理一 二力平衡公理 同一刚体仅受两个力作用而处于平衡状态时，则这两个力必须大小相等，方向相反， 且作用在同一直线上。
任务二 分析绘制受力图
画受力图的方法步骤。 (1)明确研究对象，画出其分离体； (2)在分离体上画出全部主动力； (3)在分离体上画出相应的约束反力。
任务二 分析绘制受力图
画受力图的方法步骤。 (1)明确研究对象，画出其分离体； (2)在分离体上画出全部主动力； (3)在分离体上画出相应的约束反力。
任务一 理解静力学基本概念与公理
一、静力学的基本概念 1.力的概念 (1)力的定义 力是物体间的相互机械作用，其结果是使物体的机械运动状态发生改变， 同时使物体产生变形。 (2)力的要素 力对物体的效应取决于力的大小、方向和作用点，力的大小、力的方向和 力的作用点称为力的三要素。三要素中有任何一个改变时，力的作用效应也将改变。 (3)力的表示方法 它可用一条具有方向的线段来表示。有向线段的起点(或终点)表示力 的作用点，有向线段的方位和箭头指向表示力的方向，线段的长度(按一定的比例尺) 表示力的大小。力是矢量。 • 通过力的作用点沿力的方向的直线，称为力的作用线。 • 在静力学中，用黑体字母F表示力矢量，而普通字母F表示力的大小。 • 力的单位是牛顿，一般用N(牛顿)或kN(千牛顿)。
(2)按主要性能和使用特性分类 一般分为低合金高强度结构钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢及矿用低合金钢等。 在机械制造业中，应用较多的是低合金高强度结构钢。
2.低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号(A、B、 C、D、E)三个部分按顺序排列组成，如Q390A为屈服点390MPa的A级低合金高强度结构钢。
（3）固定端约束 在工程实际中，有一种物体的一部分固嵌于另一物体内所构成的约束， 称之为固定端约束。
任务四 力系的分析与计算
（4）平面任意力系的平衡条件 • 1）平面任意力系的平衡方程 平面任意力系向一点简化的结果为主矢和主矩，如果 主矢和主矩都为零时，物体不能移动也不能转动，即力系平衡。故得平面任意力系 平衡的重要条件是：力系的主矢和主矩均为零。即
任务一 理解静力学基本概念与公理
2.刚体的概念 刚体是指在任何外力作用下，其大小和形状都不发生改变的物体。在静力学中，通常把 物体看成是刚体。 3.力系的概念 • 力系是同时作用在同一物体上的一群力。如果一个力系对物体的作用能用另一个 力系来代替而不改变作用的外效应，这两个力系互为等效力系。 • 若一个力和一个力系等效，则称这个力是该力系的合力，而力系中的各个力都是其 合力的分力。把各分力代换成合力的过程，称为力系的合成。把合力换成几个分力 的过程，称为力的分解。
任务二 分析绘制受力图
画受力图的方法步骤。 (1)明确研究对象，画出其分离体； (2)在分离体上画出全部主动力； (3)在分离体上画出相应的约束反力。
任务二 分析绘制受力图
画受力图的方法步骤。 (1)明确研究对象，画出其分离体； (2)在分离体上画出全部主动力； (3)在分离体上画出相应的约束反力。
任务四 认知有色金属合金 有色金属材料通常是指铝、铜、镁、锌、钛等金属及其合金。与黑色金属材 料(如钢铁)相比，有色金属具有许多特殊的物理、化学和力学性能，因而成 为现代汽车制造业中不可缺少的材料。有色金属材料种类繁多，在汽车中应 用较广的是铝、铜及其合金和轴承合金。 一、铝及其合金 1.纯铝 2.铝合金
任务三 力偶和力矩的计算
一、力偶 1.力偶的概念 作用在同一物体上的大小相等、指向相反而作用线不重合的两个平行力所组成的力系， 称为力偶。 力偶中，两个力可用符号 和 表示，它们之间的垂直距离 称为力偶臂，两个力所在的平 面称为力偶的作用面。
任务三 力偶和力矩的计算
2.力偶矩 力偶作用于物体的效应只能使物体转动而不能移动。力偶对物体转动效应的强弱用 与 的乘积来度量，称为力偶矩，并用 来表示，即 (2-1) 式中正负号表示力偶使物体转动的方向，一般规定：逆时针方向转动，力偶矩为正；反 之为负。故力偶矩是代数量，力偶矩的单位是牛米(N· m)或千牛· 米(kN· m)。
任务三 力偶和力矩的计算
二、力矩 1.力矩的概念 2.合力矩定理 平面汇交力系的合力对平面内任意一点之矩，等于其所有分力对同一点 的力矩的代数和。
任务四 力系的分析与计算
一、平面力系 • 工程上，许多力学问题，由于结构与受力具有平面对称性，都可以在对称平面内简 化为平面问题来处理。若力系中各力的作用线在同一平面内，该力系称为平面力系。 • 在平面力系中如果各力的作用线汇交于一点,那么该力系为平面汇交力系。如果各力 的作用线既不汇交于一点，相互间也不全部平行，那么该力系为平面任意力系。
任务一 理解静力学基本概念与公理
公理二 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任意平衡力系，都不会改变原力系对刚体的效应。 推论一 力的可传性原理 公理三 力的平行四边形公理 作用于物体上某一点的两个力的合力，作用点也在该点，大小和方向由以这两个力为邻 边所作的平行四边形的对角线确定。 推论二 三力平衡汇交定理 公理四 作用与反作用公理 • 两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反、沿同一直线，并分 别作用在这两个物体上。 • 作用力与反作用力必须同时存在，同时消失。必须注意，作用力与反作用力是作用 在两个物体上的，而一对平衡力则是作用在同一物体上的，作用力与反作用力不是 一对平衡力，不要把公理四与公理一混同起来。
任务四 力系的分析与计算
1．平面汇交力系的合成与平衡 • （1）力在坐标轴上的投影 • （2）合力投影定理 • （3）平面汇交力系的平衡条件
任务四 力系的分析与计算
2.平面任意力系的合成与平衡 （1）力的平移定理 在刚体内，力沿其作用线滑移，其作用效应不变。
（2）平面任意力系向一点简化
任务四 力系的分析与计算
任务二 合金钢的分类、牌号及用途
三、合金结构钢 1.合金结构钢牌号及应用 (1)合金渗碳钢 含碳量低(Wc＜0.25%)，心部具有良好的塑性和韧性，而渗碳层具有高的硬度、优良的耐磨性 及抗疲劳性。主添加元素为铬、锰、镍、硼等，可以提高淬透性，保证心部强度；辅加元素为 钼、钨、钒、钛等。适用于承受冲击载荷及磨损条件下工作的重要渗碳零件，如汽车后桥齿轮 和变速箱齿轮等。 (2)合金调质钢 含碳量适中(Wc=0.25%～0.50%)，主要添加元素为铬、镍、钨、钒、钛、铝等，具有良好的 综合力学性能，主要用来制造在多种载荷下工作的重要零件。 (3)合金弹簧钢 含碳量中等偏高(Wc=0.50%～0.70%)，具有较高的抗拉强度、屈强比( ／ )、疲劳强度和足够 的塑性、韧性及良好的表面质量。主加元素以硅、锰为主，辅加元素有铬、钨、钒等。主要用 于制造各种弹性零件，如减振板簧、螺旋弹簧、缓冲弹簧等。 (4)滚动轴承钢 滚动轴承钢主要是用来制造滚动轴承中的内外套圈、滚动体(滚珠、滚柱、滚针)等的专用钢， 也可用于制造形状复杂的精密量具等。
二、铜及其合金 1.纯铜 2.黄铜 三、轴承合金
任务五 认知常用非金属材料
一、塑料 二、橡胶 三、陶瓷材料 四、复合材料 1.碳纤维 2.金属基复合材料(MMC) 3.复合材料与未来汽车
项目二 静力学基础知识
学习目标： 1.了解静力学的基本概念、理解静力学公理； 2.掌握常见约束的分析方法，并能正确画出受力图； 3.会力偶和力矩的计算； 4.能对平面力系进行分析与计算。
任务二 合金钢的分类、牌号及用途
二、低合金钢 1.低合金钢的分类 (1)按主要质量等级分类 ①普通质量低合金钢，WS≥0.045%，WP≥0.045%。主要包括一般用途的低合金钢、低合金钢筋 钢、铁道用一般低合金钢等。 ②特殊质量低合金钢，WS≤0.020%，WP≤0.020%。主要包括低温用低合金钢、核能用低合金钢、 舰船、兵器等专用特殊低合金钢。 ③优质低合金钢，指除普通质量和特殊质量的低合金钢以外的低合金钢。主要包括可焊接的结构 钢、锅炉和压力容器用低合金钢、造船、汽车、桥梁用低合金钢、易切钢等。
任务三 力偶和力矩的计算
3.力偶的性质 • (1)力偶不能简化为一个合力，力偶不能与力等效，力偶只能用力偶平衡。所以力与 力偶是两个不同的基本物理量。 • (2)力偶对其作用面内任意一点之矩，恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关。 • (3)力偶的等效性