汽车机械技术基础 讲义

PAGE《汽车机械基础（第4版）》教案制作教师：李亚杰2025年12月PAGE98绪论汽车机械总体认知教学内容绪论汽车机械总体认知教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握汽车的主要组成和机器的组成及特征。2.掌握机器、机构、机械、零件、构件、部件的概念。3.掌握零件、构件与部件的区别与联系。过程与方法1.通过汽车、发动机实例引出课程教学。2.根据汽车实例总结机器组成与各部分特点。教学重点1.机器的组成。2.机构和机器的区别与联系、机械的概念。教学难点机构和机器的区别与联系。教学方法启发式、互动式教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、任务描述什么是汽车？什么是机械？汽车是一个机械系统、是一个复杂的机电产品，汽车是人类重要的交通工具。机械也常称为机器，汽车机械是机械工业的重要组成部分。二、导入提纲什么是“汽车机械”？三、讲解新课一、机器1.机器的组成汽车属于机械范畴，汽车工业是机械工业的一个重要分支。机械也常称为机器，是人类在长期生产实践中为满足自身生活需要而创造出来的。燃油汽车总体构造，通常燃油汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四部分组成。※归纳得出：一部完整机器由以下四个基本部分组成。2.机器的特征①各类机器都是人为的实体组合。②机器的各部分之间具有确定的相对运动。③机器能完成有用的机械功或实现能量转换。二、机构1.机构的定义机构是机器中传递运动和动力或转换运动形式的构件系统。机构具备机器前两个特征。如图0-6单缸内燃机中的曲柄滑块机构（由活塞、连杆、曲轴和气缸体组成）和凸轮机构（由凸轮、进排气门推杆和气缸体组成）。2.构件、零件、部件（1）构件：组成机构的具有确定相对运动的实体。活塞、连杆（2）零件：机器中最小制造单元（不可拆的）。齿轮、螺钉（3）部件：机器中一组协同工作的零件组成的独立制造或装配的组合体。离合器、减速器※零件、构件与部件的区别：零件是制造单元，构件是运动单元，部件是装配单元。※机构与机器的区别：机构是一个构件系统，机器包含构件系统和其他组成装置。机械：“机器”和“机构”的总称。四、任务实施解释术语汽车、机械、汽车机械的含义。五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.什么是构件？什么是零件？它们有什么区别？试举例说明。3．机器通常由哪几部分组成？各部分具有哪些作用？4．机器与机构的共同特征有哪些？学生说出生活实际中不同的机器及机器特征。学生探讨机器与机构的区别。1.教师提安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言，讲述机器实例。3.教师总结学生课堂表现，指出优点和不足，激励鼓励学生。教学小结1.掌握机器的组成与机械的概念。2.掌握汽车的定义。3.理解机械的定义。4.理解汽车机械的含义。项目1汽车常用机构认知任务1.1平面机构结构分析教学内容任务1.1平面机构结构分析教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握平面机构的组成。2.掌握运动副的概念、形式和符号。3.掌握平面机构运动简图的绘制步骤。4.掌握平面机构具有确定运动的条件。5.具有绘制平面机构运动简图的能力。6.根据机构自由度的计算结果确定机构是否具有确定运动。过程与方法1.通过复习绪论机构知识引出授课内容。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.平面机构运动简图的绘制。2.平面机构具有确定运动的条件。教学难点平面机构具有确定运动的条件。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生上课各项表现。2.复习绪论重点知识。二、任务描述内燃配气机构组成的各构件都具有确定的相对运动。然而，任意拼凑的构件组合不一定能够运动，即使能够运动，也不一定具有确定的相对运动。只有对机构进行结构分析，了解各种机构的组成及其对运动的影响，以及机构具有确定的相对运动的条件，才能合理地使用现有机构并充分发挥其效能，同时为验证和改进设计提供依据。三、讲解新课一、平面机构的组成1．构件的自由度作平面运动的自由构件具有三个自由度。2.运动副使两构件直接接触，并能产生一定相对运动的连接，称为运动副。两构件组成运动副后，就限制了两构件间的某些相对运动，这种限制称为约束。构件受到约束后自由度便随之减少，运动副引入的约束数等于构件失去的自由度数。（1）低副①回转副②移动副（2）高副齿轮副和凸轮副3．构件类型机构中的构件按其运动性质不同可分为3类。（1）机架机架是固定构件，用来支承活动构件。组成机构的构件中必有也只有一个构件为机架，其余构件为活动构件。（2）原动件原动件也称为主动件，是机构中作用有驱动力或已知运动规律的构件。原动件一般与机架相连，一个机构中必有一个或几个原动件。（3）从动件机构中随原动件运动而运动的所有活动构件称为从动件。二、机构运动简图的绘制1．机构运动简图的图形符号（1）运动副的表示方法（2）构件的表示方法轴、杆等构件用线段表示，块类构件用小方块表示。若构件固连在一起，则涂以焊接记号；画有斜线的构件代表机架。2．机构运动简图的绘制方法和步骤（1）分析机构的运动情况，找出机构的机架、原动件和从动件。（2）分析构件间相对运动的性质，确定运动副的类型。（3）以与机构运动平面相平行的平面作为绘制运动简图的平面。（4）按比例尺用规定的符号和线条绘制机构运动简图。例1-1绘制单缸内燃机的运动简图。三、机构具有确定相对运动的条件1．机构的自由度机构相对于其机架所具有的独立运动数目，称为机构的自由度。平面机构自由度F的计算公式为F=3n−2PL−PH2．计算机构自由度的注意事项（1）复合铰链（2）局部自由度（3）虚约束①两构件形成多个轴线重合的回转副。②两构件形成多个导路平行或重合的移动副。③两构件上连接点的运动轨迹互相重合。④机构中具有对运动不起作用的对称部分。例1-3计算图示筛料机构的自由度。F=3n−2PL−PH=3×7−2×9−1=23．机构具有确定相对运动的条件机构的自由度数大于零，且等于机构的原动件数目。四、任务实施分析汽车常用机构的运动副类型，并计算机构的自由度，判断其是否具有确定的相对运动。五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.什么是机构？机构具有确定运动的条件是什么？3.什么是机构的自由度？计算机构自由度时应注意哪些问题？1.学习小组分组举生活中运动副实例。2.学生简述机构运动简图绘制的步骤。3.学习小组派代表说明学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言，讲述运动副实例。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握平面机构的组成。2.掌握平面机构具有确定运动的条件。3.根据机构自由度的计算结果确定机构是否具有确定的相对运动。任务1.2铰链四杆机构制作教学内容任务1.2铰链四杆机构制作教学学时4学时教学目标知识与技能1.掌握铰链四杆机构的基本类型。2.掌握铰链四杆机构的基本性质。3.掌握铰链四杆机构的演化形式。过程与方法1.通过汽车机构实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点铰链四杆机构的基本类型。2.铰链四杆机构的性质。教学难点平面四杆机构的性质。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习平面机构的组成与平面机构具有确定运动条件。二、任务描述不同的平面四杆机构具有不同的工作原理。铰链四杆机构是平面四杆机构中基本的形式。要掌握不同平面四杆机构的工作原理，会制作平面四杆机构，必须要学习铰链四杆机构相关知识。三、讲解新课一、平面连杆机构1．铰链四杆机构的组成全部用回转副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。铰链四杆机构的组成如图所示。机构中相对固定不动的构件4称为机架，与机架4相连的构件1、构件3称为连架杆，不与机架直接相连的构件2称为连杆。2．铰链四杆机构的基本类型（1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的主要用途是改变运动形式，它可将曲柄的回转运动转变为摇杆的往复摆动，如雷达天线俯仰机构。也可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的回转运动，如缝纫机踏板机构；或实现所需的运动轨迹，如搅拌机机构。（2）双曲柄机构一般双曲柄机构中的两曲柄的长度不相等，连杆与机架的长度也不相等。因而，当主动曲柄做匀速运动时，从动曲柄做周期性的变速运动。机车车轮联动机构，就是正平行双曲柄机构的应用实例。（3）双摇杆机构铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆时，称为双摇杆机构。双摇杆机构的两个摇杆，只能在一定的角度内摆动。二、铰链四杆机构类型的判别①当最短杆与最长杆长度之和，小于或等于另外两杆长度之和时，可得到如下结论。a.若最短杆为连架杆，该机构一定是曲柄摇杆机构。b.若最短杆为机架，该机构一定是双曲柄机构。c.若最短杆为连杆，该机构一定是双摇杆机构。②当最短杆与最长杆长度之和，大于另外两杆长度之和时，则无论取哪一个构件为机架，都无曲柄存在，机构只能是双摇杆机构。③当构件的长度具有特殊的关系，如不相邻的杆长度两两分别相等，则该机构无论以哪个杆件为机架，都是双曲柄机构（正平行双曲柄机构或反平行双曲柄机构）。综上，铰链四杆机构存在曲柄的条件是：①最短杆与最长杆的长度之和≤其他两杆长度之和；②连架杆和机架中必有一杆是最短杆。铰链四杆机构例1-5图示的铰链四杆机构中，杆AB长L1=70mm，杆BC长L2=160mm，杆CD长L3=120mm，杆AD长L4=170mm，试判断其类型。铰链四杆机构解：最短杆AB与最长杆AD之和与其他两杆之和的关系为L1+L4=240mm＜L2+L3=280mm因为，最短杆AB为连架杆。所以，该四杆机构为曲柄摇杆机构。三、铰链四杆机构的基本性质（1）急回特性机构的急回特性常用行程速比系数K表示，即通常利用机构的急回特性缩短回程（非生产）时间，提高劳动生产率。（2）压力角与传动角压力角越小，传动角越大，机构的传力效果越好。（3）死点位置四杆机构中有无死点位置，取决于从动件是否与连杆共线。对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。工程上，有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。四、铰链四杆机构的演化形式1．曲柄滑块机构2．曲柄摇块机构四、任务实施组装铰链四杆机构，完成相关内容记录，并判断铰链四杆机构的类型。五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.铰链四杆机构的基本类型有哪几种？列举汽车实例说明。3.压力角的大小对四杆机构的工作有什么影响？1.学习小组讨论四杆机构在汽车中的应用实例。2.学生简述铰链四杆机构类型的判别方法。3.学习小组派代表总结学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂回答问题。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握铰链四杆机构的基本类型及在汽车中的应用。2.掌握判别连杆机构类型的方法。3.熟悉铰链四杆机构的性质。4.掌握铰链四杆机构的演化机构及在汽车中的应用。任务1.3汽车配气机构认识教学内容任务1.3汽车配气机构认识教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握凸轮机构的组成和传动原理。2.掌握凸轮机构在汽车配气机构中的应用。3.掌握压力角对凸轮机构传动效率力的影响。4.能简述汽车配气机构的工作原理。5.了解棘轮机构相关知识。过程与方法1.通过汽车配气机构实例引出授课内容。2.通过汽车安全带操作实例引出授课内容。3.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.凸轮机构的压力角及其对机构传动效率力的影响。2.汽车配气机构的工作原理。3.凸轮机构组成与分类。教学难点1.凸轮机构的压力角及其对机构传动效率力的影响。2.凸轮机构组成与分类。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习铰链四杆机构的基本类型及在汽车中的应用。二、任务描述汽车中的内燃机配气机构是发动机中的重要机构，工作时要求在一个工作循环内气门能迅速打开，随即迅速关闭，然后保持关闭状态。凸轮机构

凸轮机构

1—凸轮2—从动件3—机架三、讲解新课一、凸轮机构的组成与特点1．凸轮机构的组成凸轮机构主要由凸轮1、从动件2和机架3三个构件组成。2．凸轮机构的特点凸轮机构从动件的运动规律，取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线形状。二、凸轮机构的类型1．按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮（2）移动凸轮（3）圆柱凸轮2．按从动件的形状分类（1）尖顶从动件（2）曲面从动件（3）滚子从动件（4）平底从动件3．按从动件的运动方式分类（1）移动从动件（2）摆动从动件凸轮机构的压力角三、凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角压力角越大，有效分力Fy越小，而有害分力Fx越大。四、凸轮机构组成与分类凸轮机构在汽车中主要应用于发动机配气机构（在凸轮轴上）。凸轮轴是汽车中不可缺少的、非常重要的零件。按凸轮轴的布置位置，凸轮轴可分为凸轮轴上置式、凸轮轴中置式和凸轮轴下置式3种。【知识拓展】1.棘轮机构的组成棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成。2.棘轮机构的应用棘轮机构常用来实现送进、制动等工作要求。四、任务实施认识汽车配气机构各部分的名称与作用，并阐述内燃机配气机构的工作原理内燃机配气机构五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.举出凸轮机构在汽车应用中的实例。3.汽车发动机配气机构为什么采用凸轮机构？学习小组分组交流凸轮机构和棘轮机构应用，总结本次课学习的内容。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师随堂提问学生知识掌握情况。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握凸轮机构的组成和传动原理及在汽车配气机构中的应用。2.掌握压力角对凸轮机构传动效率力的影响。3.掌握驻车制动锁止机构的组成和工作原理。项目2汽车机械传动装置认知任务2.1汽车传动带张紧度调整方案制定教学内容任务2.1汽车传动带张紧度调整方案制定教学学时2学时教学目标知识与技能掌握带传动的工作原理和类型。2.了解普通V带的结构、参数和类型。3.掌握带传动的弹性滑动和打滑产生的原因及二者之间的区别。4.掌握带传动的张紧方法和在汽车生产中的应用。过程与方法1.通过汽车发动机带传动实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.带传动的类型和特点。2.带传动的打滑和弹性滑动。教学难点1.带传动的弹性滑动和打滑。2.普通V带传动的受力分析。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.复习项目一重点知识。二、任务描述在带传动中，传动带在工作过程中会长期受到拉力的作用，随着时间的推移，会产生永久变形而导致传动带的总长度增加，从而引起松弛。这种松弛会导致传动带的初拉力减小，进而影响带传动的实际工作能力。所以，带传动中的汽车传动带需要定期张紧。三、讲解新课一、带传动的组成、传动比与特点1．带传动的组成与传动比带传动由主动带轮1、从动带轮2和张紧在两轮上的挠性带3组成。带传动的传动比公式为2．带传动的特点（1）带传动的优点（2）带传动的缺点二、带传动的类型及在汽车中的应用（一）带传动的类型带传动按工作原理不同，可分为摩擦带传动和啮合带传动两大类。1．摩擦带传动2．啮合带传动（二）普通V带1.普通V带的结构2.普通V带的参数3.普通V带的型号普通V带的尺寸已标准化，国家标准（GB/T11544—2012）规定普通V带按截面尺寸不同，由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E7种型号。4．普通V带的带轮结构带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。根据轮辐结构的不同，带轮可分为实心式、腹板式、轮辐式和孔板式四种。（三）汽车用传动带1．汽车V带汽车V带是标准件，根据公称顶宽分为AV10、AV13、AV15、AV17、AV22等5种型号。2．汽车多楔带汽车多楔带只采用PK一种型号，双面多楔带为DPK。3．汽车同步带同步带有ZA型（用于较轻负荷）和ZB型（用于较重负荷）两种型号。（四）带传动在汽车中的应用1．V带在汽车中的应用汽车发动机附件（发电机、空调压缩机和水泵）常采用两根V带驱动。2．多楔带在汽车中的应用由于多楔带的性能优于V带，所以汽车发动机附件也常采用多楔带。3．同步带在汽车中的应用捷达、上海桑塔纳、一汽奥迪、北京切诺基等发动机曲轴与凸轮轴间的传动（正时传动）均采用同步带传动，它不但保证了传动的精确性，而且噪声小、不需润滑。4．金属带在汽车中的应用汽车无级变速器（CVT）通过两个可以改变直径的传动带轮和传动带（金属带）来传递发动机的能量，实现扭矩输出。三、带传动的受力分析当带速一定时，传递的功率P越大，则有效圆周力F越大，带与带轮间所需的摩擦力也越大。F1

+

F2

=

2F0四、带传动的打滑和弹性滑动1.打滑带传动是靠摩擦工作的，当初拉力一定时，带与带轮之间的摩擦力总和有一个极限值。2.弹性滑动由于带的弹性变形及拉力差而引起的带与带轮间的滑动现象，称为带的弹性滑动。弹性滑动是带传动特有的现象，在带工作时是不可避免的。弹性滑动和打滑是两个不同的概念，弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然有拉力差，必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。而打滑是由过载引起的全面滑动，是带传动的失效形式，是可以避免的。带的打滑会使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，并且会降低传动效率，引起带的磨损，使带温度升高。打滑会使带的传动处于不稳定状态，严重时无法工作。五、带传动的张紧、安装和维护1．带传动的张紧（1）当两轮的中心距能够调整时当带传动的中心距可调时，采用定期改变中心距的方法调节带初拉力。（2）当两轮的中心距不能调整时当带传动的中心距固定时，可采用张紧轮来定期张紧。2．传动带的张紧度调整3．带传动的安装和维护四、任务实施1.传动带张紧度的检查方法2.传动带张紧度的调整过程五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.带的弹性滑动与打滑有什么区别？3.汽车发动机中采用了哪些带传动类型？为什么？1.学习小组分组交流探讨带传动应用情况。2.学生回答问题。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言讲述自己掌握的带传动应用情况。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握带传动的组成、类型和应用。2.了解汽车用传动带的结构和标记。3.掌握带传动的弹性滑动和打滑。4.分析汽车发动机所用带传动的类型和特点。任务2.2汽车正时链传动常见故障检查教学内容任务2.2汽车正时链传动常见故障检查教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握链传动的组成与特点。2.掌握链传动的类型和应用。3.掌握链传动的布置方式和张紧方法。4.分析汽车发动机采用链传动的原因。过程与方法1.通过汽车发动机链传动实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点链传动的布置方式和张紧方法。教学难点链传动的布置方式和张紧方法。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习带传动的类型、打滑和弹性滑动。二、任务描述链传动与带传动同属于挠性传动，其主要作用就是传递扭矩和改变转速。由于工况和维护不当造成的磨损、固有的拉长问题，以及传动平稳性差、传动冲击较大、有振动和噪声等问题，会造成发动机故障。所以，对汽车正时链传动要定期进行常见故障检查。三、讲解新课一、链传动的组成与特点1．链传动的组成链传动由具有特殊齿形的主动链轮1、从动链轮2和套在两链轮上的链条3组成。2．链传动的特点（1）链传动的优点（2）链传动的缺点二、链传动的类型根据用途不同，链可分为传动链、起重链和牵引链3类。齿形链滚子链1．齿形链传动齿形链是用销轴将多对具有60°角的工作面的链片组装而成。齿形链利用链片的工作面和链轮相啮合来实现传动。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链。与滚子链相比，齿形链允许的工作速度可达40m/s，承受冲击载荷能力强，但制造成本高，重量大、结构较复杂。所以，齿形链传动多用于高速或运动精度要求较高的场合。日产VQ35发动机的正时链传动和日产（轩逸）MR20发动机的正时链传动，采用的就是齿形链传动。2．滚子链传动（1）滚子链的结构滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。1—内链板2—外链板3—销轴4—套筒5—滚子（2）链轮的结构（a）实心式（b）孔板式（c）组合式链轮的结构三、链传动的布置方式链传动以水平布置最好，应尽量避免垂直布置。四、链传动的张紧张紧轮张紧装置链传动靠链条和链轮的啮合来传递运动和动力，不需要很大的张紧力。链传动张紧的目的主要是避免链条松边垂度过大、增大包角及补偿链条磨损后的伸长，保证链轮与链条啮合良好，减轻振动。张紧轮张紧装置链传动可以通过调整两链轮中心距的方法张紧链条。当中心距不可调时，可采用张紧轮张紧，张紧轮应设在松边的内侧靠近大链轮或外侧靠近小链轮处。五、链传动的常见故障链传动的常见故障是链轮磨损或正时链条拉伸变长。链轮是链传动的关键零件之一，由于长期受到链条的冲击和磨损，可能会出现锥形磨损、齿面磨损等问题。链条拉伸变长是指链条的总长度增加，一般是链节磨损、轴承磨损、链轮磨损等因素造成的。四、任务实施1.链轮磨损测量2.正时链条拉伸变长测量五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.链传动和带传动相比有哪些优缺点？主要应用于什么场合？3.汽车发动机中采用正时链传动的原因是什么？1.学习小组分组交流对链传动的认识。2.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生回答问题。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握链传动的类型和应用。2.掌握链传动的布置方式和张紧方法。3.掌握链传动的常见故障的测量方法。任务2.3汽车后桥主减速器齿轮传动分析教学内容任务2.3汽车后桥主减速器齿轮传动分析教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握渐开线的形成及性质。2.掌握渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称和计算。3.掌握斜齿轮传动的优点和应用场合。4.掌握锥齿轮传动的应用。5.掌握蜗杆传动的应用。6.分析汽车用齿轮传动的类型。过程与方法1.通过汽车发动机齿轮传动实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.渐开线的形成及性质。2.渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称和计算。教学难点1.标准直齿圆柱齿轮传动的计算。2.斜齿轮传动的优点。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习链传动的特点、布置方式和张紧方法。二、任务描述齿轮传动是一种啮合传动，是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用于传递空间任意轴之间的运动和动力。在汽车传动部分中，常用齿轮传动来传递动力、改变转速或方向。学习主减速器的工作原理，有利于学习汽车动力传递知识。三、讲解新课一、齿轮传动的组成、传动比与特点1．齿轮传动的组成与传动比齿轮传动是指主动齿轮、从动齿轮轮齿直接啮合，传递运动和动力的一种啮合传动。一对齿轮传动的传动比为2．齿轮传动的特点（1）齿轮传动的优点（2）齿轮传动的缺点二、齿轮传动的类型（一）根据一对齿轮是否在同一平面运动分类根据一对齿轮是否在同一平面运动，可将齿轮传动分为平面齿轮传动和空间齿轮传动。1．平面齿轮传动

（a）外啮合直齿圆柱齿轮传动（b）内啮合直齿圆柱齿轮传动（c）齿轮齿条传动（d）外啮合斜齿圆柱齿轮传动（e）人字齿圆柱齿轮传动2．空间齿轮传动（二）根据齿轮的工作条件分类根据齿轮的工作条件不同，可将齿轮传动分为开式齿轮传动、半开式齿轮传动和闭式齿轮传动。三、常用的齿轮传动（一）渐开线直齿圆柱齿轮传动齿轮按齿廓曲线不同分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮。1．渐开线的形成及性质①发生线在基圆上滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长。②渐开线上任一点K的法线，也是该点基圆的切线，即渐开线的法线必与基圆相切。③渐开线的形状取决于基圆的大小，渐开线离基圆越远的部分，其曲率半径越大。④基圆内无渐开线。2．渐开线齿廓的压力角3．渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称4．渐开线直齿圆柱齿轮主要参数渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数有齿数、模数和压力角。5．标准渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸例

2-1已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距a

=

160mm，齿数z1=20，z2=60，求模数和分度圆直径。解：因为是标准直齿圆柱齿轮传动，所以，由公式求得模数为再由公式求得分度圆直径为例

2-2一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，主动齿轮齿数z1=19，从动齿轮齿数z2=81，试计算传动比。并判断该齿轮传动是减速增扭，还是增速减扭。解：因为传动比即小齿轮带大齿轮，所以，该齿轮传动是减速增扭传动。（二）斜齿圆柱齿轮传动1．斜齿圆柱齿轮齿面的形成斜齿圆柱齿轮传动也有外啮合、内啮合、齿轮齿条3种类型。2．斜齿圆柱齿轮轮齿螺旋线方向的判定（三）直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮传动的特点及应用斜齿圆柱齿轮传动的平稳性和承载能力都高于直齿圆柱齿轮传动，所以，它适用于高速、重载传动的场合。（四）锥齿轮传动1．锥齿轮传动的类型2．锥齿轮传动的特点及应用在汽车的驱动桥中，常用锥齿轮将动力旋转平面改变90°，使其与驱动轮转动方向一致。直齿锥齿轮在汽车机械中广泛应用于减速机构。曲齿锥齿轮应用于轿车驱动桥的主减速器和差速器中。（五）蜗杆传动1．蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。2．蜗杆传动的传动比3．蜗杆传动的特点4．蜗杆传动的类型蜗杆传动按蜗杆外部形状，可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动，如下图所示。圆柱蜗杆传动应用最广。5．蜗杆传动旋转方向的判定（1）蜗杆螺旋方向的判定判断旋向时，将蜗杆轴线垂直放置，沿齿向左高右低为左旋，左低右高为为右旋。（2）蜗轮旋转方向的判定四、齿轮传动的失效形式齿轮在传动过程中，在载荷的作用下，如果齿轮发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮就失去了正常的工作能力，这种现象称为失效。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。轮齿的失效形式包括齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形、轮齿折断。五、齿轮的结构齿轮一般由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成。四、任务实施汽车后桥主减速器齿轮传动分析五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.汽车中哪些装置采用了齿轮传动？为什么？1.学习小组分组交流对齿轮传动的认识。2.学生练习直齿圆柱齿轮传动计算。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言讲述齿轮传动应用场合。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握渐开线的形成及性质。2.掌握渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称和计算。3.分析汽车用齿轮传动的类型及原因。任务2.4手动变速器各挡动力传递路线分析教学内容任务2.4手动变速器各挡动力传递路线分析教学学时4学时教学目标知识与技能1.了解轮系的分类和应用。2.掌握定轴轮系和周转轮系的组成和特点。3.掌握定轴轮系和周转轮系运动方向的判定。4.掌握行星轮系和差动轮系的概念。5.掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算方法。过程与方法1.通过汽车变速器轮系实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.定轴轮系运动方向判定及传动比计算。2.周转轮系运动方向判定及传动比计算。教学难点周转轮系运方向判定及传动比计算。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习齿轮传动的相关知识。二、任务描述汽车手动变速器采用的传动装置是轮系。轮系是机械传动系统中典型的传动形式，由多对相互啮合的齿轮组成。汽车手动变速器有不同的挡位，可使车辆有不同的行驶速度，以及随之发生变化的驱动力。三、讲解新课一、轮系的类型1．定轴轮系2．周转轮系3．混合轮系由两种轮系复合组成的轮系，称为混合轮系。二、轮系的功用1．实现远距离传动2．获得大的传动比3．实现变速和变向传动4．实现分路传动5．实现运动的分解与合成三、轮系的传动比计算在轮系中，输入轴与输出轴的转速或角速度之比，称为轮系的传动比，用iab表示，下标a、b分别为输入轴与输出轴的代号，即（一）定轴轮系的传动比计算1．定轴轮系中齿轮传动方向的确定2．定轴轮系的传动比计算（1）平面定轴轮系的传动比计算值得注意的是，（−1）m的运用，只适用于平行轴轮系。（2）空间定轴轮系的传动比计算空间定轴轮系传动比的大小仍然可用上式来计算，但其转向关系由于轮系中有的齿轮轴线不是相互平行的，因此不能用转向相同或相反来描述，也就无法用传动比的正负号来表示，而只能用标注箭头的方法来表示。例2-3在图示轮系中，各齿轮齿数为=18、=24、=20、=60，=20、=20、=34，=1428r/min。求传动比i15、齿轮5的转速，并确定齿轮5的转向。解：因为，该轮系中各轴的轴线相互平行，为平面定轴轮系，则有 例2-4在图示轮系中，各齿轮的齿数分别为===25、=25、=75、=30、=60，求传动比i15。解：因为，该轮系为含有锥齿轮的定轴轮系，故先根据定轴轮系传动比公式计算传动比的大小，然后，再用标注箭头的方法确定从动轮的转向。用标注箭头的方法确定从动轮的转向，如图箭头所示。（二）周转轮系的传动比计算1．周转轮系的组成周转轮系由太阳轮（中心轮）、行星轮和行星架三部分组成。周转轮系又有差动轮系与行星轮系之分。太阳轮都能转动的周转轮系，称为差动轮系；有一个太阳轮固定不动的周转轮系，称为行星轮系。2．周转轮系的传动比计算周转轮系传动比的一般计算公式。设以1和K代表周转轮系中的两个太阳轮，以H代表行星架，其中轮1为主动轮，则其转化机构的传动比为 例2-5在图示的行星轮系中，已知z1=50、z2

=

30、z3=100，求传动比i1H。解：根据转化轮系法，齿轮1、3和行星架轴线相重合。由即解得 （三）混合轮系的传动比计算具体解题时应注意以下几点：①划分轮系。②注意符号。③联立求解。例2-7在图示的混合轮系中，已知=20，

=40，=20、=30、=80，试求传动比i1H。解：（1）划分轮系。因为齿轮1和2的轴线固定，所以，1-2构成定轴轮系。因为齿轮3的轴线可动，齿轮3为行星轮，与齿轮3相啮合的齿轮2′、4的轴线与行星架H的轴线重合，是太阳轮，即3-2′-4-H构成行星轮系。（2）分别计算传动比。定轴轮系传动比：行星轮系传动比： （3）联立求解。由题可知，，，所以，求得四、任务实施分析三轴式汽车手动变速器各挡动力传递路线五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.汽车手动变速器采用了什么轮系，自动变速器又采用了什么轮系？两种轮系有什么不同？1.学习小组分组交流对轮系传动的认识。2.学生练习计算轮系传动比。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生回答定轴轮系中齿轮传动方向的确定方法。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握定轴轮系和周转轮系的组成和运动方向的判定。2.掌握行星轮系和差动轮系的概念。3.掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算方法。项目3汽车机械零部件认知任务3.1汽车手动变速器输出轴结构设计教学内容任务3.1汽车手动变速器输出轴结构设计教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握轴的功用、类型及应用场合。2.掌握轴的常用结构。3.掌握轴的结构工艺性知识。过程与方法1.通过汽车变速器轴实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.轴的功用和类型。2.轴的结构工艺性。教学难点轴的结构工艺性。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.复习项目二重点知识。二、任务描述手动变速器中有输入轴、输出轴和中间轴。汽车手动变速器靠这些轴和齿轮等零部件相配合，实现汽车变速。轴是机械中的重要零件，主要功用是支承回转零件（如齿轮、带轮），并传递动力和运动。机器的工作能力和工作质量，在很大程度上与轴有关。三、讲解新课一、轴的类型（一）根据所受载荷的分类，轴可分为心轴、传动轴和转轴3种。1．心轴只承受弯矩而不传递扭矩的轴，称为心轴。2．传动轴只传递扭矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为传动轴。3．转轴既承受弯矩又传递扭矩的轴，称为转轴。（二）根据轴线形状分类，轴可分为直轴、曲轴和软轴3种。1．直轴直轴轴线均在同一直线上。2．曲轴曲轴的各轴段轴线不在同一直线上，属于专用零件，多用于往复式机械中。3．软轴软轴具有良好的挠性，用于两个传动件轴线不在同一直线，或工作时彼此有相对运动的空间传动，还可用于受连续振动的场合，以缓和冲击。二、轴的结构轴的结构主要取决于载荷情况、轴上零件的布置、定位及固定方式、装配工艺、轴承类型和尺寸等条件。1．轴的组成轴一般由轴头、轴身和轴颈三部分组成。轴上与传动零件带轮、齿轮相配的部分称为轴头；与轴承相配的部分称为轴颈；连接轴头和轴颈的其余部分称为轴身。2．轴上零件的定位和固定轴上零件的定位和固定方式有轴向固定和周向固定两种。（1）轴向定位和固定（2）周向定位和固定3．轴的结构工艺性（1）轴的结构设计要点（2）轴的结构形式要求轴的结构除了考虑零件的固定和支承外，还需考虑到加工、装配的工艺性要求。①由于阶梯轴接近于等强度，而且便于加工和轴上零件的定位和装拆，所以实际应用的轴多为阶梯轴。阶梯轴上的阶梯数应尽可能少，以减少应力集中。②为减少加工刀具种类和提高劳动生产率，同一轴上的倒角、圆角和键槽宽度等应尽可能取相同尺寸；为便于加工定位，轴的两端面上应做出中心孔。③轴上需磨削的轴段应设计砂轮越程槽，以便磨削时可以磨削到轴肩的端部；需切削螺纹的轴段应留有螺纹退刀槽，以保证螺纹牙均能达到预期的高度。④为减少装夹工件的时间，在同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。⑤为便于轴上零件的装配，轴端和各轴段端部都应有45°的倒角；为保证轴向定位可靠，与轮毂装配的轴段长度应略小于轮毂宽（长）度2～3mm；轴肩长度一般可取为1～3mm。四、任务实施分析三轴式手动变速器输出轴的结构设计要点五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.汽车手动变速器采用的轴有哪些类型？轴的受载情况如何？学习小组分组交流探讨不同轴结构特点和应用场合，总结学习收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言了解的轴的类型。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握轴的功用、类型及应用场合。2.掌握轴的结构设计要点。任务3.2汽车发动机曲轴轴承工作原理分析教学内容任务3.2汽车发动机曲轴轴承工作原理分析教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握滑动轴承的结构和类型。2.掌握滑动轴承轴瓦的结构。3.掌握滚动轴承的结构、类型和应用。过程与方法1.通过轴引出授课内容（轴承）。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.滑动轴承的型和轴瓦的结构。2.滚动轴承的结构和类型。教学难点滚动轴承的结构、类型和应用教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习轴的类型及结构工艺。二、任务描述汽车发动机曲轴轴承是用来将曲轴支承在发动机缸体上，保证曲轴平稳运转、可靠润滑的重要部件。轴承是机械装置中用于对相对运动中的运动件进行支承和（或）相对于其他零件进行导向的机械部件，它能保证轴和轴上零部件的回转精度和安装位置，减少摩擦与磨损，承受载荷。不同类型的轴承的结构特点、工作原理与应用场合不同。汽车发动机曲轴轴承三、讲解新课一、滑动轴承工作时，轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承，称为滑动轴承。1．滑动轴承的分类（1）根据载荷形式分类滑动轴承根据载荷形式可分为静载滑动轴承和动载滑动轴承。（2）根据承受载荷的方向分类滑动轴承根据承受载荷的方向可分为径向滑动轴承、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承。①径向滑动轴承a.整体式径向滑动轴承。b.剖分式径向滑动轴承。1—轴承座2—轴套1—轴承底座2—轴承盖3—连接螺栓4—轴瓦②止推滑动轴承③径向止推滑动轴承2．滑动轴承组件的构成（1）轴瓦轴瓦是包角为180°的径向滑动轴承。（2）轴套轴套是径向滑动轴承中与轴颈相匹配的可替换的管状轴承零件。3.滑动轴承结构要素为了在摩擦表面间加注润滑剂，应在轴承上方开设注油孔。压力供油时，油孔也可以开在两侧。为了将润滑油引入轴承，并布满工作表面，应在轴瓦内表面的非承载区开有油槽。4．轴承材料轴承材料是具有改善滑动轴承使用性能作用的材料。滑动轴承材料主要是指轴承层（衬层）和磨合层（覆层）的材料。二、滚动轴承工作时，轴承与轴颈之间产生滚动摩擦的轴承，称为滚动轴承。1．滚动轴承的组成滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。2．滚动轴承结构类型（1）按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分类轴承公称接触角是指滚动轴承的滚动体与外圈滚道接触点的法线和轴承径向平面的夹角。轴承公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力也越大。滚动轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承主要用于承受径向载荷，其公称接触角为推力轴承主要用于承受轴向载荷，其公称接触角为向心轴承按公称接触角的不同，又分为径向接触轴承（）和角接触向心轴承（）。推力轴承按公称接触角的不同，又分为角接触推力轴承（轴向接触轴承（）所示。（2）按滚动体的种类分类滚动轴承按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承。滚动体为球的轴承是球轴承，滚动体为滚子的轴承是滚子轴承。（3）按其能否调心分类滚动轴承按其能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。滚道是球面形的，能适应两滚道轴心线间较大角偏差及角运动的轴承是调心轴承；能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承是非调心轴承。（4）按滚动体的列数分类滚动轴承按滚动体的列数可分为单列轴承、双列轴承和多列轴承。具有一列滚动体的轴承是单列轴承；具有两列滚动体的轴承是双列轴承；具有多于两列的滚动体并承受同一方向载荷的轴承是多列轴承。（5）按主要用途分类滚动轴承按主要用途可分为通用轴承和专用轴承。应用于通用机械或一般用途的轴承是通用轴承；专门用于或主要用于特定主机或特殊工况的轴承是专用轴承。3．滚动轴承的代号滚动轴承类型较多，加之同一系列中有不同的结构、尺寸精度及技术要求，为便于组织生产和选用，国家标准规定每一滚动轴承用同一形式的一组数据表示，称为滚动轴承代号，并压印在滚动轴承端面上。（1）前置、后置代号前置、后置代号是滚动轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在基本代号左右添加的补充代号。（2）基本代号（滚针轴承除外）基本代号表示滚动轴承的基本类型、结构和尺寸，是滚动轴承代号的基础。基本代号由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。四、任务实施分析汽车发动机曲轴轴承的类型以及工作原理五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.举例说明轴承在汽车中的应用。1.学习小组分组交流探讨轴承应用实例。2.学生分组派代表回答老师提出问题。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言讲述轴承应用实例。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握滑动轴承的结构、类型和轴瓦的结构。2.掌握滚动轴承的结构、类型和应用。任务3.3汽车车轮采用的制动器组合类型分析教学内容任务3.3汽车车轮采用的制动器组合类型分析教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握联轴器的功用和类型。2.掌握汽车上常用摩擦式离合器的工作原理。3.掌握汽车上常用制动器的工作原理。4.掌握联轴器、离合器、制动器和弹簧在汽车中的应用。过程与方法1.通过汽车实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.联轴器的功用和类型。2.汽车常用摩擦式离合器的工作原理。3.汽车常见制动器的结构和工作原理。教学难点汽车常见制动器的结构和工作原理教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习滑动轴承的结构、类型和轴瓦的结构，以及滚动轴承的结构、类型和应用知识。二、任务描述联轴器、离合器、制动器和弹簧等是机械传动中的重要零部件。在汽车驾驶员驾车过程中，当需要减速或停车时，驾驶员踩踏制动踏板，可以实现车轮减速或静止不动。常用的制动器有盘式制动器与鼓式制动器两类。不同类型的制动器的结构特点、工作原理与应用场合不同。三、讲解新课一、联轴器（一）联轴器的功用联轴器是连接两轴或轴回转件，用于传递扭矩和运动的一种装置。若要使两轴分离，必须通过停车拆卸才能实现。（二）联轴器的分类/联轴器有刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器三大类。每种类别下又有若干种类型，本任务主要介绍刚性联轴器和挠性联轴器常用的几种结构类型。1.刚性联轴器（1）凸缘联轴器（2）套筒联轴器2.挠性联轴器（1）无弹性元件挠性联轴器①齿式联轴器②万向联轴器b.球笼式万向联轴器万向联轴器（常成对使用）具有结构紧凑，维护方便，能补偿较大的综合位移，且传递较大扭矩的优点。所以，在汽车、机床等机械中应用广泛。前置后驱的货车上多数选用十字轴式联轴器，轿车多数选用球笼式万向联轴器。（2）有弹性元件挠性联轴器①弹性套柱销联轴器②弹性柱销联轴器二、离合器（一）离合器的功用（二）离合器的分类1.牙嵌式离合器2.摩擦式离合器（1）单片摩擦式离合器（2）多片摩擦式离合器（3）膜片弹簧离合器三、制动器（一）制动器的功用制动器主要用于降低正在运行着的机器或机构的速度或使其停止，有时也用于调节或限制速度。制动器是保护机器安全、正常工作，控制机器速度的重要部件，是机器中不可或缺的安全装置，如在各种汽车中，都设有专用的制动机构。（二）制动器的分类目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦制动器，主要应用的是摩擦制动器中的的鼓式制动器和盘式制动器两类。1.鼓式制动器鼓式制动器由制动鼓、制动底板、制动蹄、促动装置和定位调整装置等组成，利用内置的制动蹄在径向向外挤压制动鼓，产生制动扭矩来制动。2.盘式制动器盘式制动器由制动盘、分泵、制动钳、油管等组成。盘式制动器的旋转件为制动盘，其工作表面为端面。制动盘用合金钢制造，并固定在车轮上，随车轮转动。四、弹簧1.弹簧的功用2.弹簧的类型四、任务实施汽车车轮采用的制动器组合类型分析五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.举例说明联轴器在汽车中的应用。3.汽车用离合器主要是哪种类型？4.举例说明汽车应用的制动器种类。1.学习小组分组交流探讨离合器应用实例。2.学生分组派代表回答老师提出问题。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生讨论汽车用离合器和制动器类型。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握联轴器的功用和类型。2.掌握汽车上常用的摩擦式离合器的工作原理。3.熟悉汽车上常见制动器的工作原理。4.掌握钢板弹簧的特点与汽车悬架采用钢板弹簧的原因。任务3.4汽车发动机活塞连杆组连接分析教学内容任务3.4汽车发动机活塞连杆组连接分析教学学时4学时教学目标知识与技能1．掌握连接与连接的类型。2．掌握螺纹连接的类型、防松方法及在汽车中的应用。3．掌握键连接的类型及在汽车中的应用。4．掌握销的类型及作用，了解焊接、黏接、铆接知识。过程与方法1.通过连接件应用实例引出授课内容。2.通过启发引出各知识点教学。教学重点1.连接的类型。2.连接在汽车中的应用。教学难点螺纹连接的防松方法。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习摩擦式离合器和汽车上常见制动器的工作原理。二、任务描述汽车零部件之间采用不同的连接方式组合而成。常用的连接方式有螺纹连接、键连接、销连接、焊接、黏接、铆接等。汽车发动机活塞连杆组采用了多种连接方式。会分析不同连接方式，有助于更加清晰地认知汽车构造，为后续汽车专业知识的学习打下坚实的基础。三、讲解新课一、螺纹连接（一）螺纹的种类1．按不同的螺纹牙型分类在通过螺纹轴向剖面上的螺纹轮廓形状，称为螺纹牙型。按螺纹牙型不同，螺纹有矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等几种。2．按螺旋线的数目分类螺纹按螺旋线的数目可分为单线螺纹和多线螺纹。3．按螺旋线的绕行方向分类螺纹按螺旋线绕行方向可分为左旋螺纹和右旋螺纹。4．按螺旋线形成的表面分类螺纹按螺旋线形成的表面可分为内螺纹和外螺纹。5．按用途不同分类螺纹按用途不同可分为连接螺纹和传动螺纹，分别应用于连接和传动两种场合。（二）螺纹连接类型及其预紧与防松利用螺纹紧固件将两个或两个以上的零件连接在一起称为螺纹连接。1.螺纹紧固件用螺纹起连接和紧固作用的零件称为螺纹紧固件。2.螺纹连接的基本类型螺纹连接有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接4种基本类型。3.螺纹连接的预紧与防松（1）螺纹连接的预紧大多数螺纹连接在装配时，都必须预先拧紧，使螺栓受到拉伸和被连接件受到压缩。这种在承受工作载荷之前，就使螺栓受到的拉伸力，称为预紧力。预紧的目的是为了提高连接的可靠性、紧密性和防松能力，以防止受载后，被连接件之间出现缝隙或发生相对滑移。（2）螺纹连接的防松连接用的螺纹一般采用三角形螺纹，其具有自锁性，而且螺母和螺栓头部等支承面处的摩擦也有防松作用。①摩擦防松②机械防松③永久防松如果连接不需要拆开，还可用冲点、焊接和涂黏合剂等方法防松。二、键连接（一）键的类型1.平键①普通平键②导向平键③滑键2.半圆键3.花键4.楔键5.切向键（二）键连接的类型键连接由键、轴与轮毂组成。1．平键连接①普通平键连接。普通平键连接常用于相配零件要求定心性好、转速较高的静连接。②导向平键连接。当轴上零件与轴构成移动副（如汽车变速器中的滑移齿轮与轴之间的连接）时，采用导向平键连接。导向平键利用螺钉固定在轴上，键不动，轮毂可沿键做轴向滑移。导向平键与轮毂的键槽配合较松，属于动连接。③滑键连接。当轴上零件滑移的距离较大时，宜采用滑键连接，滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中做轴向滑移。2．半圆键连接半圆键能在轴上键槽中摆动以适应轮毂槽底面的倾斜，但由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故半圆键连接主要用于轻载和锥形轴端的场合。汽车配气机构中凸轮轴与凸轮轴正时齿轮之间的连接采用的就是半圆键连接。3．花键连接花键连接是由周向均布多个键齿的花键轴和带有相应键齿槽的轮毂组成的一种连接。花键连接工作时，靠键齿侧面与键齿槽侧面的挤压传递扭矩。4．楔键连接楔键连接的楔键上面和轮毂底面各有1:100的斜度，装配时将键楔紧在轴与轮毂之间，楔紧后上下工作面上产生很大的预紧力，工作时主要靠预紧力产生的摩擦力传递扭矩，并能单方向承受轴向力和轴向固定零件。5．切向键连接切向键连接装配后将切向键楔紧在轴和轮毂之间，工作时靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递扭矩。切向键连接能传递单向或双向扭矩。三、销连接销是标准件（又称销子、销钉），通常用于零件间的连接和定位。圆柱销、圆锥销、开口销和槽销等，如图所示。销连接主要用来固定零件间的相互位置（定位销）；也可用于轴与轮毂或其他零件的连接，并可传递不大的扭矩（连接销）；它还可用作安全装置中的过载剪断元件（安全销）。四、其他紧固连接（一）不可拆连接1．焊接2．黏接3．铆接（二）过盈连接过盈连接是介于可拆连接与不可拆连接之间的一种连接方法。过盈连接是利用包容件（如轮毂）与被包容件（如轴）间存在过盈量实现的连接。1．过盈连接的种类过盈连接的种类有圆柱面过盈连接和圆锥面过盈连接两种。2．过盈连接的装配方法过盈连接的装配方法主要有压入法、温差法和液压法3种。四、任务实施汽车发动机活塞连杆组采用的连接类型及原因分析五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.汽车上常用的连接件有哪些？3.举例说明连接件在汽车中的应用。1.学习小组分组交流探讨键连接应用实例。2.学生分组派代表回答老师提出问题。3.学习小组派代表谈学习本次课的收获。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言，讲述可拆连接实例。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握螺纹连接的防松方法。2.掌握连接的类型。3.掌握连接在汽车中的应用实例。项目4汽车典型零件选材任务4.1汽车典型零件主要性能分析教学内容任务4.1汽车典型零件主要性能分析教学学时4学时教学目标知识与技能1.熟悉常用金属材料的使用性能和工艺性能。2.掌握汽车常用材料的性能指标。3.具有对不同汽车零件进行主要性能分析的能力。过程与方法1.通过对汽车不同部位材料的要求不同，引出汽车常用材料主要性能。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.金属材料的使用性能。2.汽车主要零件材料的性能分析。教学难点1.冲击韧性与疲劳强度。2.汽车主要零件材料的性能分析。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.复习项目3重点知识。二、任务描述汽车发动机曲轴用于动力输出，带动其他部件运动；汽车齿轮安装在变速器、差速器中，用于将发动机的动力传递给各轴。曲轴和齿轮的使用工况不同，所承受载荷的性质不同，对其制造材料的性能要求也就不同。只有了解汽车常用材料（金属材料）的主要性能，才能在汽车零件的设计和制造过程中正确地选择和使用材料。三、讲解新课不同的汽车零件由于使用工况不同，所承受载荷的性质不同，对其的性能要求也就不同。只有了解金属材料的主要性能，才能在汽车零件设计和加工制造过程中正确地选择和使用金属材料。金属材料的主要性能包括使用性能和工艺性能。一、金属材料的使用性能（一）力学性能力学性能是指金属材料在力的作用下显示的与弹性和非弹性反应相关或包含应力-应变关系的性能。★载荷:金属材料在加工及使用过程中所受到的外力。分类:静载荷、冲击载荷、变载荷★变形:金属材料受载荷作用而发生的几何形状和尺寸的变化称为变形。分类:弹性变形、塑性变形1.刚度刚度是金属材料在载荷作用下抵抗弹性变形能力。A.拉伸试验B.拉伸应力-应变曲线低碳钢试样的拉伸应力-应变曲线：通过拉伸应力-应变曲线可测定材料的强度与塑性。2.强度（1）屈服强度：上屈服强度和下屈服强度（2）抗拉强度※屈强比（屈服强度/抗拉强度）。屈强比越小，零件的安全可靠性越高。屈强比越大，材料强度的有效利用率越高。3．塑性（1）断后伸长率（2）断面收缩率4．硬度（1）布氏硬度试验式中，d为压痕平均直径，mm；d1、d2为在两相互垂直方向测量的压痕直径，mm；h为压痕深度，mm；D为球形压头直径，mm；F为所加试验力，N。布氏硬度试验的优点是数据准确、稳定，数据重复性强。缺点是压痕较大、易损伤零件表面，不能测量太薄、太硬的试样硬度。这种方法常用来测定退火钢、正火钢、调质钢、铸铁及非铁金属的硬度。（2）洛氏硬度试验式中，N为给定标尺的全量程常数；S为给定标尺的标尺常数，mm；h为残余压痕深度，mm。洛氏硬度的压痕小，可重复较差，但可用于成品检验，经常用于热处理后成品零件的性能检验。（3）维氏硬度试验式中，F为所加试验力，N；d为两压痕对角线长度d1和d2的算数平均值，mm。维氏硬度法所测得的压痕轮廓清晰，数值较准确，测量范围广，采用较小的压力即可测量硬度高的薄件（如硬质合金、渗碳层、渗氮层），而不至于将被测件压穿。5．冲击韧性冲击韧性（简称韧性）是材料在冲击载荷的作用下断裂前吸收变形能量的能力。现在多用冲击吸收能量K作为材料韧性的判据。一般把冲击吸收能量低的材料称为脆性材料，冲击吸收能量高的材料称为韧性材料。冲击吸收能量或冲击韧度值越大，承受的冲击载荷也越大。6．疲劳强度金属材料在疲劳现象下，在一处或几处产生裂纹或突然发生完全断裂的过程，称为疲劳破坏（或疲劳断裂）。反映材料抵抗疲劳性能的指标是疲劳强度。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）。实际上，金属材料并不可能做无限多次交变载荷试验。一般试验（GB/T4337-2015）规定，钢在经受107次、有色金属或某些高强度钢经受

108次交变载荷的作用下不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用s-1表示。（二）物理性能1．密度金属材料单位体积内的质量称为密度。2．熔点金属材料从固态向液态转变时的温度称为熔点。3．导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。金属的导热性以银为最好，铜、铝次之。4．导电性金属材料传导电流的性能称为导电性。金属的导电性以银为最好，铜、铝次之。5．热膨胀性金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。（三）化学性能1．耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。2．抗氧化性金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。3．化学稳定性化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。二、金属材料的工艺性能1．铸造性能2．锻造性能3．焊接性能4．切削加工性能四、任务实施分析汽车典型零件的使用工况与不同工况下零件应具有的性能五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.举例说明汽车常用材料及其选材原因。1.学习小组分组交流探讨不同力学性能指标的特点。2.学习小组派代表举例说明物理性能与化学性能在工程实际中的应用。3.学习小组派代表说明学习本次教学内容的感想。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言，讲述强度与塑性的区别。3.教师组织学生课堂发言，讲述冲击韧性与疲劳强度的区别。4.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握汽车常用材料的性能指标。2.掌握不同性能指标对汽车材料选用的重要性。任务4.2汽车典型零件选材依据分析教学内容任务4.2汽车典型零件选材依据分析教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握金属的晶体结构和同素异晶转变。2.掌握铁碳合金的基本组织。3.掌握铁碳合金相图的应用。过程与方法1.通过钢和铸铁实际应用引出课程教学。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.铁碳合金的基本组织及铁碳合金的分类。2.碳对钢性能的影响规律。教学难点1.铁的同素异晶转变的规律。2.铁碳合金相图。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习金属材料力学性能指标知识。二、任务描述铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺方案的依据。了解与掌握铁碳合金相图，对铁碳合金材料的研究和选用具有重要的指导意义。三、讲解新课一、金属的晶体结构与同素异晶转变1．金属的晶体结构（1）晶体和非晶体固态物质根据其原子排列特征，可分为晶体和非晶体两类。晶体有一定的熔点，其性能随组织结构的改变而改变；非晶体没有一定的熔点，其性能在各个方向上是相同的。（2）晶格和晶胞抽象的用于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架称为晶格，最少数目的原子排列成的最小结构单元来表示晶格，称为晶胞。（3）3种典型的金属晶体结构体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格（4）实际金属的晶体结构实际金属中，晶粒内部的原子排列并不理想，其内原子的排列也只是大体上一致，其中不一致的原子排列称为晶体缺陷。晶体缺陷按形状不同可分三类，即点缺陷、线缺陷、面缺陷。2．金属的结晶（1）结晶的基本概念物质由液态转变为固态的过程称为凝固，如果通过凝固形成晶体，则又称为结晶。纯金属的实际结晶温度T1总是低于平衡结晶温度T0（理论结晶温度或熔点），这种现象叫做过冷。（2）金属的结晶过程实验证明，结晶是晶体在液体中从无到有（晶核形成），由小变大（晶核长大）的过程。自发形核、非自发形核；平面方式、树枝状方式3．金属的同素异晶转变金属元素在固态下温度变化时晶格类型的变化，称为同素异晶转变。为了区别于由液态转变为固态的初次结晶，常将同素异晶转变称作二次结晶或重结晶。金属的同素异晶转变为热处理提供基础，钢能够进行多种热处理，就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。二、合金的晶体结构1．合金的组元组成合金的基本物质称为组元。2.相和组织“相”是金属或合金中具有相同化学成分、相同结构并以界面相互分开的各个均匀的组成部分。“组织”是指用肉眼或借助于放大镜、显微镜能观察到的材料内部的形态结构。3.合金的组织固溶体、金属化合物和机械混合物。三、铁碳合金的基本组织1．铁素体碳溶于a-Fe中所形成的固溶体称为铁素体，用符号F表示。2．奥氏体碳溶于g-Fe中所形成的固溶体称为奥氏体，用符号A表示。3．渗碳体渗碳体是铁和碳的化合物，分子式为Fe3C，碳含量为6.69%。4．珠光体铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，用符号P表示。5．莱氏体奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称为莱氏体，用符号Ld表示。铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下，铁碳合金中只有铁素体和渗碳体两个相。四、铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在极其缓慢冷却（或加热）的情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度，所具有的组织或状态的图形。目前，应用的铁碳合金相图是碳含量为0～6.69%的合金部分，因为碳含量大于6.69%的铁碳合金在工业上无使用价值。所以，铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图。1．铁碳合金相图中的特性点A、B、C（共晶点）、D、E、G（a-Fe与g-Fe同素异晶转变点）、P、S（共析点）2．铁碳合金相图中的特性线①ACD线即液相线。②AECF线即固相线。③AE线。④GS线又称A3线。⑤ES线又称Acm线，是碳在g-Fe中溶解度随温度变化的曲线。⑥ECF线称为共晶线。⑦wC/%五、铁碳合金的分类1．工业纯铁0<Wc<0.0218%2．钢0.0218%<Wc<2.11%3．白口铸铁2.11%<Wc<6.69%钢的性能主要取决于含碳量，碳含量越低，钢的强度和硬度越低、塑性和韧性越好。碳含量越高，钢的强度和硬度越高、塑性和韧性越差。四、任务实施根据铁碳合金相图，结合汽车零件的使用工况和性能要求，合理地对下面汽车典型零件进行选材分析。五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.说明碳含量对钢性能的影响。1.学习小组派代表列举晶体和非晶体生活实例。2.学习小组派代表回答铁碳合金基本组织知识。3.学习小组派代表说明学习本次教学内容的感想。1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。2.教师组织学生课堂发言，讲述强度与塑性的区别。3.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握铁碳合金的基本组织及其性能特点。2.掌握碳对钢性能的影响规律及铁碳相图的应用。任务4.3汽车典型零件热处理工艺方案设计教学内容任务4.3汽车典型零件热处理工艺方案设计教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握钢的热处理概念。2.掌握汽车典型零件的热处理方法及应用。3.具有为汽车典型零件选择合适热处理的能力。过程与方法1.通过未进行热处理的零部件在使用中常出现的问题、引发的事故引出热处理教学。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.钢的普通热处理工艺及作用。2.钢表面热处理的目的与作用。教学难点钢的表面热处理工艺。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并记录学生各项学习表现。2.重点复习铁碳合金相图知识。二、任务描述汽车发动机曲轴轴颈处要求有高的硬度和耐磨性；汽车齿轮要求齿面具有足够的硬度，同时齿心具有较好的韧性。因为热处理是在制造汽车零件过程中的重要工序，对发挥金属材料的潜力、改善零件的使用性能、提高产品的质量、延长产品的使用寿命等具有极其重要的意义。三、讲解新课热处理是将钢铁材料在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程。钢的热处理工艺曲线一、钢的热处理的组织改变原理1．钢在加热时的转变钢加热的目的是为了获得奥氏体。（1）钢的相变点（临界点）（2）奥氏体的形成①奥氏体晶核的形成。②奥氏体晶核的长大。③剩余渗碳体的溶解。④奥氏体的均匀化。2．保温阶段的目的保温阶段，不但可以使零件内外温度均匀和转变完全，而且还可以获得成分均匀的奥氏体，以便钢冷却后获得良好的组织和性能。3．钢在冷却时的转变转变组织：珠光体、索氏体、托氏体、上贝氏与下贝氏体和马氏体。二、钢的热处理根据热处理目的和工艺方法的不同，热处理一般可分为普通热处理和表面热处理；根据热处理的作用不同，热处理一般可分为预备热处理和最终热处理。（一）普通热处理1．退火退火是将钢件加热到高于或低于钢的临界点，保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺，又称“焖火”。2．正火正火是将钢件加热到Ac3（对于亚共析钢）或Accm（对于过共析钢）以上30℃～50℃，保温后从炉内取出，在空气中冷却的热处理工艺。3．淬火将钢件加热到Ac3或Ac1以上保温一定时间后，以大于临界冷却速度Vc的快速冷却而获得马氏体或贝氏体的热处理工艺。4．回火把淬火后的钢件重新加热到Ac1线以下，保温一段时间，再以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺。（1）低温回火低温回火可减小工件的内应力、降低脆性，保持高的硬度和耐磨性，适用于要求硬度高、耐磨性好的零件，如各种工具（刀具、量具、模具）、滚动轴承等。（2）中温回火中温回火（加热温度350℃～500℃）后得到的组织为回火托氏体，材料硬度为35～45HRC。中温回火可显著减小工件的淬火应力，使工件具有高的弹性和屈服强度，并具有一定的塑性和韧性，主要用于处理各种弹簧、发条及锻模等。（3）高温回火高温回火（加热温度500℃～650℃）后得到的组织为回火索氏体，材料硬度为25～35HRC。高温回火基本可消除淬火应力，使工件获得较高的强度和韧性。通常把淬火加高温回火的操作称为调质处理，它