汽车机械基础 全套课件（上）

主编康国初

理工分社

汽车机械根底出版社ISBN978-7-5624-4497-81.1金属及合金的主要性能1.1.1强度和塑性(1)强度1)强度的定义及衡量2)强度的测量①弹性阶段②弹、塑性变形第1章机械工程材料根底知识③断裂图1.1钢的标准试样示意图(a)圆试样(b)矩形截面试样图1.2低碳钢的拉伸曲线(2)塑性1)延伸率δ1.1.2硬度(1)布氏硬度(2)洛氏硬度图1.3布氏硬度实验原理图1.1.3冲击韧性和疲劳强度图1.4洛氏硬度试验原理(1)冲击韧性图1.5冲击试验原理图1—支座；2—试件；3—指针；4—摆锤(2)疲劳强度1.2金属及合金的晶体结构与结晶1.2.1金属的晶体结构与结晶(1)金属的晶体结构1)晶体结构的根本知识2)常见金属的晶格结构①体心立方晶格图1.6简单立方晶体中原子排列示意图(a)晶体中原子的排列(b)晶格(c)晶胞图1.7体心立方的晶胞示意图(a)模型(b)晶胞(c)晶胞原子②面心立方晶格③密排六方晶格(2)金属的结晶图1.8面心立方的晶胞示意图(a)模型(b)晶胞(c)晶胞原子数1)纯金属的结晶及过冷现象①纯金属结晶的根本过程及其产物②过冷现象图1.9密排六方的晶胞示意图(a)模型(b)晶胞(c)晶胞原子数

图1.10金属结晶过程示意图图1.11纯金属的冷却曲线及过冷2)晶粒大小对金属力学性能的影响①增加冷却速度图1.12过冷度对生核率N

和长大率v的影响图1.13纯铁冷却曲线②变质处理③附加振动(3)金属的同素异构转变1.2.2合金的根本相结构(1)根本概念1)合金2)组元3)合金系4)相(2)合金的根本相结构1)固溶体2)金属化合物图1.14固溶体的两种类型(a)间隙固溶体(b)置换固溶体2.1铁碳合金2.1.1铁碳合金的根本相(1)铁素体(2)奥氏体(3)渗碳体2.1.2铁碳合金相图

第2章钢的热处理图2.1简化的铁碳合金相图(1)铁碳合金相图分析1)铁碳合金相图的特性点、特性线和特性区域①铁碳合金相图中的主要特性点②铁碳合金相图中的主要特性线图2.2简化的铁碳合金相图中几种典型合金位置及组织转变示意图图2.3热处理加热(冷却)时铁碳合金相图上的各临界点位置3.1碳素钢的分类、牌号及用途3.1.1碳素钢的分类(1)按含碳量分类(2)按质量分类(主要根据有害杂质硫、磷的多少)(3)按用途分类第3章常用金属材料和非金属材料3.1.2碳素钢的牌号、性能及主要用途(1)碳素结构钢(2)优质碳素结构钢(3)碳素工具钢3.2.1合金钢的分类(1)按其合金元素总含量分类(2)按用途分类低合金钢低合金结构钢是在碳素结构钢的根底上，参加少量(不大于3%)的合金元素冶炼而成的。(1)低合金钢的分类1)按主要质量等级分类2)按主要性能和使用特性分类(2)低合金高强度结构钢3.2.3合金结构钢(1)合金结构钢牌号及应用1)合金渗碳钢2)合金调质钢3)合金弹簧钢4)滚动轴承钢(2)合金工具钢(3)特殊性能钢1)不锈钢2)耐磨钢3)耐热钢3.3铸铁的分类、牌号及用途3.3.1白口铸铁白口铸铁是指铸铁中的碳几乎全部以渗碳体的形式存在，其性能特点是硬而脆，切削加工非常困难，一般不用于制造零件。3.3.2灰铸铁灰铸铁是指铸铁中碳全部或大局部以片状石墨形态存在，其断口呈暗灰色，故称灰铸铁。3.3.3球墨铸铁球墨铸铁是指铸铁中的碳全部或大局部以球状石墨形式存在。3.3.4可锻铸铁可锻铸铁是指铸铁中的碳全部或大局部以团絮状石墨形式存在。3.3.5蠕墨铸铁3.4有色金属合金通常有色金属材料是指铝、铜、镁、锌、钛等金属及其合金。3.4.1铝及其合金(1)纯铝铝是目前工业中用量最大的有色金属。(2)铝合金纯铝的强度很低，无法作为承受载荷的结构材料使用。3.4.2铜及其合金(1)纯铜(2)黄铜3.4.3轴承合金3.5非金属材料3.5.1有机高分子材料(1)塑料(2)橡胶(3)胶粘剂3.5.2陶瓷材料3.5.3复合材料(1)纤维增强复合材料(2)层合复合材料(3)颗粒复合材料4.1.1静力学的根本概念(1)力的概念1)力的定义2)力的要素3)力的表示方法(2)刚体的概念第4章静力学根底(3)力系的概念(4)平衡的概念4.1.2静力学公理公理1二力平衡公理公理2加减平衡力系公理图4.1二力平衡条件公理3力的平行四边形公理图4.2力的合成推论2三力平衡汇交定理公理4作用与反作用公理4.2约束、约束反力及受力图4.2.1约束、约束反力(1)柔性约束(2)光滑接触面约束(3)光滑铰链约束1)固定铰链支座2)活动铰链支座图4.3图4.4柔性约束图4.5光滑接触面约束图4.6铰链约束图4.7固定铰链约束１—构件；2—销钉；3—固定底座图4.8可动铰链支座1—支座；2—构件；3—销钉；4—圆柱形滚子图4.9曲柄连杆机构1—活塞销；2—缸体；3—活塞；4—支座；5—曲柄；6—边杆3)中间铰链4.2.2受力图图4.10球的受力图例(2)画出主动力，只有球的重力G。(3)画出约束反力。图4.11简支梁的受力图解图4.12支架的受力分析4.3力偶和力矩4.3.1力偶(1)力偶的概念作用在同一物体上的大小相等、指向相反图4.13凸轮机构受力分析图

而作用线不重合的两个平行力所组成的力系，称为力偶。图4.14力偶作用的实例(2)力偶矩(3)力偶的性质3)力偶的等效性(4)平面力偶系的合成与平衡图4.15汽车制动踏板装置图4.16力偶的等效性4.3.2力矩(1)力矩的概念(2)合力矩定理图4.17平面力偶系解图4.18扳手拧螺母图4.19圆柱齿轮的受力图4.20平面力系4.4平面力系4.4.1平面汇交力系的合成与平衡(1)力在坐标轴上的投影(2)合力投影定理图4.21力在坐标轴上的投影图4.22合力投影定理(3)平面汇交力系的平衡条件4.4.2平面任意力系的合成与平衡(1)力的平移定理(2)平面任意力系向一点简化图4.27力的平移定理图4.26力的平移图4.28平面任意力系的简化(3)固定端约束(4)平面任意力系的平衡条件1)平面任意力系的平衡方程图4.29固定端约束2)平面平行力系的平衡方程图4.30平面平行力图4.31平面汇交力系的平衡举例(3)建立坐标系Axy，如图4.31(b)所示。(4)列平衡方程并求解。4.4.3考虑摩擦时的平衡问题(1)滑动摩擦力(2)摩擦角、自锁图4.34滑动摩擦图4.35物体在水平面上的摩擦图4.36自锁条件(3)考虑摩擦的平衡问题4.5空间力系4.5.1力在空间坐标轴上的投影(1)直接投影法图4.37变速箱齿轮轴(2)二次投影法图4.38力的投影图4.39力的投影4.5.2空间力系的平衡条件(1)空间汇交力系的合成图4.40长方体(2)空间汇交力系的平衡方程(3)空间任意力系的平衡方程(4)空间力系问题的平面解法图4.42传动轴的受力图图4.43发动机曲轴5.1根本概念5.1.1变形体及其根本假设(1)均匀连续性假设第5章材料力学根底图5.11—轴线；2—形心；3—横截面(2)各向同性假设5.1.2杆件变形的根本形式(1)轴向拉伸和压缩(2)剪切(3)扭转图5.2(a)等截面的直杆(b)变截面杆(c)曲杆图5.3拉伸和压缩图5.4剪切图5.5扭转图5.6弯曲(4)弯曲5.1.3内力、截面法和应力(1)内力(2)截面法图5.7截面法图5.8(3)应力图5.9应力图5.10轴向拉伸和压缩5.2轴向拉伸和压缩5.2.1轴向拉伸和压缩的概念5.2.2拉压杆横截面上的轴力、应力计算(1)轴力图5.11图5.12(2)横截面上的应力图5.13图5.145.2.3拉(压)杆的强度计算(1)许用应力及平安系数(2)强度计算1)校核强度2)截面设计3)确定承载能力5.2.4拉(压)杆的变形(1)变形和应变纵向相对变形或纵向线应变为横向相对变形或横向线应变为(2)泊松比(3)胡克定律图5.18(a)拉伸(b)压缩5.2.5压杆稳定的概念要提高压杆的稳定性，可从以下4个方面考虑：图5.20压杆失稳图5.21木杆受压试验①合理选用压杆材料②合理选择截面形状③减小压杆的长度④改善约束条件图5.22型钢截面5.3剪切和挤压5.3.1剪切的概念和实用计算图5.23螺栓的剪切变形图5.24键的剪切变形图5.25铆钉的剪切变形(1)剪切的概念(2)剪切的实用计算1)内力与应力计算2)抗剪强度条件塑性材料：脆性材料：5.3.2挤压的概念和实用计算(1)挤压的概念图5.26挤压破坏(2)挤压的实用计算1)挤压应力2)抗挤压强度条件塑性材料：脆性材料：5.4圆轴扭转图5.27挤压面的计算面积5.4.1扭转的概念5.4.2外力偶矩、扭矩和扭矩图(1)外力偶矩(2)扭矩(3)扭矩图5.4.3圆轴扭转时的应力和变形图5.30转向盘轴(1)圆轴扭转时横截面上的应力1)切应力分布规律图5.312)最大切应力的计算(2)截面的极惯性矩和抗扭截面系数的计算1)实心圆截面图5.35切应力分布规律图5.36轴的截面形状图5.37轴扭转时的变形极惯性矩为抗扭截面系数为2)空心圆截面极惯性矩为抗扭截面系数为(3)圆轴扭转时的变形5.4.4圆轴扭转时强度和刚度的计算(1)强度条件(2)刚度条件5.5弯曲5.5.1弯曲的概念5.5.2梁弯曲时横截面上的内力、弯矩图图5.40图5.41图5.42图5.441—梁弯曲后的轴线；2—轴线；3—对称轴；4—纵向对称轴图5.431—梁；2—地面；3—墙图5.45图5.46(a)正剪力(b)负剪力(c)正弯矩(d)负弯矩图5.48(2)弯矩图M=M(x)5.5.3弯曲时横截面上的正应力(1)纯弯曲的概念(2)横截面上正应力的分布规律图5.50图5.51图5.52图5.53(3)正应力的计算公式5.5.4梁弯曲时的强度计算5.5.5梁变形的概念图5.565.6组合变形的强度计算5.6.1组合变形的概念5.6.2拉伸(压缩)与弯曲组合变形的强度图5.57图5.58计算图5.605.6.3弯曲与扭转组合变形的强度计算6.1机构的组成6.1.1机构的组成与分类6.1.2运动副及其分类6.2平面机构运动简图第6章机构组成及运动简图(a)曲柄连杆机构(b)连杆2的组成1—曲轴；2—连杆；3—活塞；4—汽缸；5—连杆体；6—螺栓；7—连杆盖；8—螺母图6.2平面运动副及其符号(a)转动副(b)移动副(c)高副(点接触)(d)高副(线接触)图6.3空间运动副及其符号(a)球面副(b)球销副(c)螺旋副续表6.3平面机构具有确定运动的条件6.3.1自由度与约束6.3.2平面机构自由度的计算(1)机构自由度的计算公式图6.6平面运动构件的自由度达式图6.7复合铰链(2)机构自由度计算中特殊情况的处理1)复合铰链图6.8局部自由度2)局部自由度3)虚约束6.3.3平面机构具有确定运动的条件根据平面机构的自由度计算公式，当机构的自由度F＞０时，机构相对于机架是可以运动的。6.4机构传动的类型与用途6.4.1机构传动的类型机构传动的类型通常按工作原理和速比是否能改变进行分类。6.4.2机构传动的用途机构传动的作用是进行运动和动力传递，以完成预定的要求。7.1铰接四杆机构7.1.1铰接四杆机构的组成第7章平面连杆机构图7.2抽油机驱动机构1—游梁(摇杆)；2—连杆；3—曲柄图图7.1铰接四杆机构的组成7.1.2铰接四杆机构的根本类型(1)曲柄摇杆机构图7.3缝纫机踏板机构1—踏板；2—连杆；3—曲轴；4—机架图7.4旋转式水泵(2)双曲柄机构(3)双摇杆机构7.1.3铰接四杆机构类型的判别7.2铰接四杆机构的演化形式图7.5双曲柄机构(a)平行双曲柄机构(b)反向双曲柄机构图7.7自卸翻斗车图7.6车门启闭机构图7.8铰接四杆机构类型的判别(a)最短构件为连架杆(b)最短构件为机架(c)最短构件为连杆图7.9曲柄滑块机构7.2.1曲柄滑块机构7.2.2导杆机构7.2.3偏心轮机构图7.10构件系统图7.11导杆机构7.3铰接四杆机构的运动特性7.3.1急回特性和行程速比系数图7.12牛头刨床机构图7.13偏心轮机构1—偏心轮；2—连杆；3—滑块；4—机架图7.14曲柄摇杆机构图7.15压力角与传动角7.3.2压力角与传动角7.3.3止点位置图7.16止点位置的应用7.4铰接四杆机构的运动设计7.4.1按照给定的连杆位置设计四杆机构7.4.2按给定的行程速比系数设计图7.17四杆机构给定行程速比系数k，即为给定四杆机构急回的运动条件。图7.18四杆机构8.1凸轮机构的组成、特点及类型8.1.1凸轮机构的组成与特点8.1.2凸轮机构的类型(1)按凸轮形状和运动分类1)盘形凸轮机构2)移动凸轮机构第8章凸轮机构图8.1内燃机气门凸轮传动机构1—凸轮；2—弹簧；3—气门导管；4—气门推杆图8.2自动机床的进刀机构1—凸轮；2—从动件图3)圆柱凸轮机构图8.3凸轮机构的组成(a)平面凸轮机构(b)空间凸轮机构1—凸轮；2—从动件；3—机架(2)按从动件的形状分类

图8.4盘形凸轮机构图8.5移动凸轮机构图8.6从动件的形状(a)尖顶从动件(b)滚子从动件(c)平底从动件1)尖顶从动件2)滚子从动件3)平底从动件8.2凸轮传动机构常用的运动规律8.2.1凸轮传动的工作过程8.2.2常用的从动件运动规律(1)等速运动规律(2)等加速等减速运动规律(3)余弦加速度运动规律图8.7凸轮机构的运动过程(a)对心移动尖顶从动件盘形凸轮机构(b)位移曲线图图8.8等速运动规律(a)位移线图(b)速度线图(c)加速度线图图8.9等加速等减速运动规律(a)位移曲线(b)速度曲线(c)加速度线图8.3盘形凸轮机构的设计8.3.1盘形凸轮轮廓曲线的设计(1)作图原理(2)作图方法1)尖顶对心移动从动件盘形凸轮2)滚子对心移动从动件盘形凸轮图8.10反转法原理图8.11尖顶对心移动从动件盘形凸轮3)摆动从动件盘形凸轮(3)用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项8.3.2凸轮机构设计中的几个问题(1)滚子半径确实定(2)压力角及其许用值图8.12滚子对心移动从动件盘形凸轮图8.13摆动从动件盘形凸轮图8.14滚子半径的影响(a)ρmin＞rr(b)ρmin=rr(c)ρmin＜rr图8.15凸轮机构的压力角图8.16检查压力角的方法(3)基圆半径的选择rb＞1.8r+rr+(6～10)mm(4)偏距的大小及其方位图8.17基圆半径增大，可使压力角减少图8.18从动件偏置方向比较9.1带传动概述9.1.1带传动的工作原理9.1.2带传动的特点1)传动带具有良好的弹性，能够缓和冲击，吸收振动，因此，其传动平稳，无噪声。第9章带传动与链传动2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。3)结构简单，制造和安装精度要求低，使用维护方便。图9.1带传动4)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。9.1.3带传动的主要类型与应用(1)平带传动(2)V带传动图9.2带传动的类型(a)平形带传动(b)三角带传动(c)圆形带传动(d)同步带传动(3)圆带传动(4)同步带传动9.2V带和V带轮9.2.1V带的构造和标准9.2.2V带轮的结构(1)实心带轮S型图9.3V带结构(a)绳芯结构(b)帘布芯结构续表(2)腹板带轮P型(3)孔板带轮H型(4)椭圆轮辐带轮E型9.3V带传动的工作能力分析续表图9.4V带轮的结构(a)实心带轮(b)腹板带轮

(c)孔板带轮(d)椭圆轮辐图9.5(a)工作前初拉力F0(b)工作后紧边拉力F1＞松边拉力F21—