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制作 李云聪 山西交通职业 技术学院 霍振生 包头职业技术学院,汽车机械基础,绪论,汽车机械基础,机器与机构,用来代替或减轻人类体力劳动的人为物体。例如起重机,推土机、压路机、汽车、拖拉机、采煤机、破碎机、纺织机、内燃机、曲柄压力机以及各种金属切削加工机床等。,机械是机器与机构的总称。,机器的功用：,机器的特点：,机器与机构,b.各构件之间具有确定的 相对运动;,a.由许多构件组成;,c.机器可减轻或代替人 类劳动。,机构只具有机器的前两个特征。,机构呢？,机构的组成和结构,构件：是机器的运动单元,可以是一个零件,也可以是若干零件的刚性组合体。,机构的组成的要素：构件 运动副,零件：是机器制造单元。从制造角度来讲,机器由许 多机械零件组成,包括通用零件与专用零件。,本章学习目标,了解机器的特征与机构的特点； 了解本课程的内容； 了解机械零件常用的材料； 了解金属材料的性能； 了解钢的热处理方法。,金属材料与热处理,机械零件的常用材料 钢的热处理常识,金属材料与热处理,在汽车机械中，常用的材料有 1.钢铁材料 2.有色金属材料 3.非金属材料,各种材料性能不同，用途也不同。,机械零件的常用材料,金属材料的性能,金属材料与热处理,物理性能 物理性能是指金属所具有的属性，包括密度、熔点、导热性、热膨胀性和磁性等。,化学性能 化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性等。,力学性能 力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的抵抗性能。金属材料的力学性能有强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳强度等性能指标。,物理性能,化学性能,力学性能,力学性能,金属材料与热处理,强度 强度是指金属材料在载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力。,强度,硬度,塑性,韧性,疲劳强度,由于材料承受载荷的方式不同，强度分类, 抗拉强度 抗压强度 抗扭强度 抗弯强度,其中最常用的强度是强度极限b。强度极限可 以通过拉伸实验测定。,金属材料与热处理,硬度 硬度是指金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。硬度实验条件简单，又不破坏零件，所以，可通过硬度实验来检测零件质量。,力学性能,常用的硬度实验,1.布氏硬度实验 2.洛氏硬度实验,硬度,金属材料与热处理,布氏硬度 其实验原理是用一定直径的 淬火钢球，以规定的载荷把钢球压在材料 表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量 材料表面压痕直径和压痕球面积。布氏硬 度用符号HBS表示。,洛氏硬度 其实验原理是用一个120的 金刚石圆锥压头，把压头压在材料表面 上，测量金属材料压痕深度，以压痕深 度表示硬度值。洛氏硬度用符号HRC表示。,力学性能,塑性 金属材料在载荷的作用下产生永久变形而 不破坏的能力。,金属材料与热处理,韧性 金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。,疲劳强度 金属材料在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。当施加的交变应力是非对称循环应力时，疲劳强度用 表示；当施加的交变应力是对称循环应力时，疲劳强度用 表示。,力学性能,碳素钢 铸钢 铸铁 合金钢 有色金属 非金属材料 复合材料,金属材料与热处理,机械零件常用材料,其中碳素钢和铸铁应用较广泛。,金属材料与热处理,机械零件常用材料,铸铁 碳的质量分数大于2.11、小于6.67的铁碳合金为铸铁,(1)碳素钢、铸钢和铸铁,钢铁材料 以铁、碳为基础的铁碳合金。,碳素钢 碳的质量分数(含碳量)小于2.11的 铁碳合金称为碳素钢。,铸钢将熔炼的钢液直接铸成零件或毛坯，称为 铸钢或铸钢件。,金属材料与热处理,机械零件常用材料,(2)合金钢 在碳钢的基础上加入有益 的其他元素形成的钢，称为合金钢。,常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、硅(si）、 铝(Al)、硼(B)、钨(w)、钼(Mo)、钛(Ti)及稀 土元素Re等。,(3)有色金属 除黑色金属外，其他的金属材料 为有色金属。,金属材料与热处理,机械零件常用材料,钢铁材料也称为黑色金属。,如铜、铝、锌、铅等，其中铜和铝应用广泛。,金属材料与热处理,机械零件常用材料,(4)非金属材料 非金属材料有程塑料、合成橡胶、工业陶瓷和复合材料。这些非金属材料同样是汽车机械不可缺少的重要组成部分。,钢,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,低碳钢(碳的质量分数025),碳素钢,合金钢,中碳钢(碳的质量分数025O60),高碳钢(碳的质量分数060),铆钉、螺钉、连杆、渗碳零件等。,齿轮、轴、蜗杆、丝杠、联接件等,弹簧、工具、模具等,铸钢,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,一般铸钢,低合金铸钢,普通碳素铸钢,特殊用途铸钢,一般铸钢,普通碳素铸钢,箱壳、阀体、曲轴、大齿轮、棘轮等,低合金铸钢,容器、齿轮、曲轴等,用于耐蚀、耐热、无磁等零件,特殊用途铸钢,铸铁,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,灰口铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁,特殊性能铸铁,低牌号(HTl00、HTl50)对力学性能无一 定要求的零件，如盖、底座、手 轮等对 力学性能无一定要求的零件，如盖、底座、 手 轮等。,灰口铸铁(HT),高牌号(HT200HT400) 承受中等载荷的零件，如泵壳、齿轮、联轴器、飞轮、带轮等 。,铁素体型,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,可锻铸铁（KT）,珠光体型,铁素体型,承受低、中、高动载荷和静载荷的零件，如减速器壳、扳手、支座等 。,珠光体型,要求强度和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮 轴、齿轮、活塞环、轴套等 。,球墨铸铁（QT）,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,铁素体型,珠光体型,应用： 与可锻铸铁基本相同,特殊性能铸铁,用于耐热、耐蚀、耐磨等场合,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,铜合金,铸造铜合金,变形铜合金,铸造黄铜,铸造青铜,黄铜,青铜,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,铸造黄铜,用于轴瓦、引套、阔体零件、耐蚀零件、管接头等,铸造青铜,用于轴瓦、蜗轮、丝杠螺母、管配件等,黄铜,用于管、销、铆钉、垫圈、小弹簧、电器零件、 耐蚀零件、减磨零件等,青铜,用于弹簧、轴瓦、蜗轮、耐磨零件等,轴承合金,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,錫基 轴承合金,铅基轴承合金,錫基 轴承合金,铅基轴承合金,用于轴承衬，其减磨性、抗烧伤性、磨合性、 耐蚀性、韧度、导热件均良好,强度、韧度和耐蚀性稍差，但价格较低,塑料,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,热塑性塑料,热固性塑料,（如聚乙烯、有机玻璃、尼龙等）,热塑性塑料,用于一般结构零件，减摩、耐磨零件，耐腐蚀件， 绝缘件，密封件，透明件等 。,热固性塑料,(如酚醛塑料、氨基塑料等),橡胶,金属材料与热处理,常用材料的应用与分类,普通橡胶,特种橡胶,用于密封件，减振、防振件，传动带，运输带和 软管，绝缘材料，轮胎等。,钢的热处理常识,金属材料与热处理,热处理方法：,钢的热处理：,退火的工艺过程为加热一保温一随炉冷 却的热处理过程。,退火的目的：,将固态的钢加热保温冷却的工艺过程。,1.退火,退火,消除零件内部应力，降低硬度， 提高塑性，使零件容易加工。,正火,淬火,回火,渗碳,渗氮,钢的热处理工艺曲线,钢的热处理常识,金属材料与热处理,2正火,正火的工艺过程为加热保温空气中 冷却的热处理过程。,正火的目的,与退火相同，但由于零件在空气中冷却速度比退火速度快，故可提高零件的硬度和强度，也可作为某些零件的最终热处理。,钢的热处理常识,金属材料与热处理,提高零件的硬度，但零件晌韧性降低，同时产生很大的内应力件变形和开裂。故淬火后，必须及时进行回火处理。,3.淬火,淬火的工艺过程为加热保温快速冷 却(水冷或油冷)的热处理过程。,淬火的目的：,钢的热处理常识,金属材料与热处理,4回火：,回火的工艺过程为加热(低于淬火温度)保温 空气中冷却的热处理过程。,类型：,低温回火(150250),中温回火(350500),高温回火(500650),其中淬火+高温回火移为调质处理。,注意 ：不可250 350 进行回火因为此温度易 产生回火脆性,钢的热处理常识,金属材料与热处理,将零件快速加热到淬火温度,而不等热烈传至中心就快速冷却，以达到表面硬度高、芯部韧性好的热处理工艺。,5表面淬火,钢的热处理常识,金属材料与热处理,(1)渗碳,6渗碳和渗氮,属于化学热处理。,钢的渗碳方法分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳。,最常用的是气体渗碳。,渗碳的零件一般为低碳钢或低碳合金钢。,气体渗碳,将零件放在加热炉中，滴人煤油或通人煤气