朱明工作室朱明工作室zhubob@汽车机械基础-1主讲主讲: 朱明朱明 高级技师、经济师、工程师高级技师、经济师、工程师高级技能专业教师高级技能专业教师汽车维修高级考评员汽车维修高级考评员授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@学习目的：学习目的：学习目的：学习目的： 通过本章的学习对汽车机械基础有一个初步的了解 通过本章的学习对汽车机械基础有一个初步的了解学习要求：学习要求：学习要求：学习要求： 掌握机械、机器、机构、构件、零件的基本概念，了解其之间的联 掌握机械、机器、机构、构件、零件的基本概念，了解其之间的联系与区别；了解本门课程的学习内容和学习目标，对本门课程所采用的系与区别；了解本门课程的学习内容和学习目标，对本门课程所采用的学习方法学习方法——————项目学习法有一个初步的了解项目学习法有一个初步的了解第一章 绪 论第一章 绪 论授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一节 本课程研究的对象和内容第一节 本课程研究的对象和内容 一一一一 、本课程研究的对象、本课程研究的对象、本课程研究的对象、本课程研究的对象 本课程研究的对象是汽车机械。
机械是机器与机构的总称机器是用来变换或传递运动、能量、物料和信息，能减轻或替代人类劳动的工具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 汽车机械是人类重要的交通工具，汽车工业是机械工业的重要组成部分 图1-1所示是典型的轿车总体构造一般汽车由发动机、底盘、车身和电器四大部分组成汽车是一个机械系统，通过这四大部件实现汽车安全行驶功能，使人类以车代步授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 图1-2所示为单缸内燃机构造，是由气缸体、活塞、进气阀、排气阀、推杆、凸轮、连杆、曲柄和大小齿轮等组成授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@学习目的：学习目的：学习目的：学习目的： 通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的金属材料基本知识学习要求：学习要求：学习要求：学习要求： 掌握金属的力学性能指标及常用数据 掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、工艺特点和应用范围 掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能及用途 初步具有选择工程材料的能力。
第二章 金属材料与热处理基础第二章 金属材料与热处理基础授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一节 金属的力学性能第一节 金属的力学性能 材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出来的特性力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧度及疲劳强度等 一、强度一、强度一、强度一、强度 强度是指金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力 强度指标一般可以通过金属拉伸试验来测定把标准试样装夹在试验机上，然后对试样缓慢施加拉力，使之不断变形直到拉断为止在此过程中，试验机能自动绘制出载荷F和试样变形量AL的关系曲线此曲线叫做拉伸曲线 1 1 1 1．拉伸曲线．拉伸曲线．拉伸曲线．拉伸曲线 图2-1为低碳钢的拉伸曲线，图中纵坐标表示载荷单位为N；横坐标表示绝对伸长量△L，单位为mm授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@从图2-1中可以看出下面几个变形阶段： （1）Oe———弹性变形阶段 （2）es———屈服阶段 （3）sb———强化阶段 （4）bk———缩颈阶段授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2．强度指标．强度指标．强度指标．强度指标 材料受到外力作用会发生变形，同时在材料内部产生一个抵抗变形的力称为内力。
单位面积上的内力称为应力，单位为Pa（帕），即N/m2工程上常用MPa(兆帕)，1MPa=106pa，或1Pa=1N/m2，或1MPa=1N/mm2 （1）屈服点σs材料产生屈服时的最小应力单位为MPa σs= Fs/AO （2-1）式中，Fs是屈服时的最小载荷(N)；A0是试样原始截面积 对于无明显屈服现象的金属材料（如高碳钢、铸铁），测量屈服点很困难，工程上经常采用残余伸长为0.2％原长时的应力σ0.2作为屈服强度指标，称为规定残余伸长应力 σ0.2= F0.2/AO （2-2） （2）抗拉强度σb材料在拉断前所承受的最大应力，单位为MPa抗拉强度表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力，也是设计机械零件和选材的主要依据 σb= Fb/AO （2-3）式中，Fb是试样断裂前所承受的最大载荷（N）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、塑性二、塑性二、塑性二、塑性 金属材料在载荷的作用下，产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性通过拉伸试验测得 的常用塑性指标有：断后伸长率和断面收缩率 1 1 1 1．断后伸长率．断后伸长率．断后伸长率．断后伸长率δδδδ 试样拉断后的标距伸长量和原始标距之比 δ=(L1—L0)/L0×100％ （2-4） 式中，L1试样原始标距长度。
L0试样拉断后的标距长度 2 2 2 2．断面收缩率．断面收缩率．断面收缩率．断面收缩率ψψψψ 试样拉断处ψ=×100％横截面积的缩减量与原始横截面积之比 ψ= =(A0—A1)/AO ×100％ （2-5） 式中，Ao是试样的原始横截面积；A．是试样断口处的横截面积授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 三、硬度三、硬度三、硬度三、硬度 硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力 常用来测定硬度的方法有布氏硬度试验法和洛氏硬度试验法 1 1 1 1．布氏硬度试验法．布氏硬度试验法．布氏硬度试验法．布氏硬度试验法 如图2-2所示采用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷F的作用下，压入被测金属表面，保持一定时间后卸除载荷，测定压痕直径，求出压痕球形的表面积，压痕单位表面积上所承受的平均压力（F/A）即为布氏硬度值，压头为淬火钢球时用HBS表示，压头为硬质合金球用时HBW表示例如120HBS，450HBW授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2．洛氏硬度试验法．洛氏硬度试验法．洛氏硬度试验法．洛氏硬度试验法 采用顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球作为压头．如图2-3所示。
试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来确定材料的硬度值授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 四、冲击韧度四、冲击韧度四、冲击韧度四、冲击韧度 对于承受冲击载荷的材料，如汽车发动机中的活塞，不仅要求具有高的强度和一定的塑性，还必须具备足够的冲击韧度金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧度 冲击韧度的测定方法，如图2-4所示是将被测材料制成标准缺口试样，在冲击试验机上由置于一定高度的重锤自由落下而一次冲断冲断试样所消耗的能量称为冲击功，其数值为重锤冲断试样的势能差冲击韧度值aKV就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功，这个值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 五、疲劳强度五、疲劳强度五、疲劳强度五、疲劳强度 在汽车上的许多零件中，比如各种轴、齿轮、弹簧、连杆等，要受到大小和方向呈周期性变化的载荷作用这种交变载荷虽然小于材料的强度极限，甚至小于其弹性极限，但经多次循环后，在没有明显的外观变形时也会发生断裂，这种破坏称作疲劳破坏或疲劳断裂。
这种破坏都是突然发生的，具有很大的危险性 疲劳强度σ-1是表示材料以周期性交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力，其大小与应力变化的次数有关对于黑色金属规定循环次数为107次，有色金属循环次数为108次 为了提高金属的疲劳强度，可以通过改善零件的结构形状，避免应力集中，减小表面粗糙度值，进行表面热处理和强化处理等方法授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@汽车常用构件力学分析授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@l工程力学应用工程力学应用l汽车工程中力学问题汽车工程中力学问题引子引子授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@长江三峡工程长江三峡工程授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@1）深刻理解基本概念，熟练掌握有关 力学定理、公理和定律2）学会用抽象简化的思维方式学习理解力学的一般规律，同时灵活运用数学工具，帮助解决实际问题。
3）掌握基本的力学分析和运算技能本篇的学习目标：本篇的学习目标：第一篇汽车常用汽车常用构件力学构件力学分析分析授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一篇成绩评定成绩评定：平时考勤、作业、单元测验各占20%，期末考试占40% 第一章 构件的静力分析第二章 构件的运动分析和动力分析第三章 构件的承载能力分析授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一章授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 第一章第一章 构件静力分析构件静力分析 l研究对象：平衡状态的刚体或刚体系统l研究内容：①物体的受力分析；②力系的简化；③物体在力系作用下处于平衡的条件及其在工程实践中的应用 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@教学目标教学目标:1）了解静力分析的基础知识，掌握基本概念和定理2）掌握构件（物体）的受力分析方法，并能正确地画出构件或物系的受力图3）认识构件（物体）的平衡规律，掌握应用平衡条件求解工程力学问题的方法 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@教学内容教学内容: :–静力分析的基本概念 力、刚体及平衡的概念–静力学公理–力矩 力偶的基本概念、定理1、熟悉静力分析的研究对象、内容，2、掌握刚体、平衡、力的概念3、掌握五个公理4、力矩 力偶的基本概念、定理第一节第一节 静力分析的基本概念与定静力分析的基本概念与定理理教学目标：教学目标：教学目标：教学目标：授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力的作用例子力的作用例子–力的概念是人类在长期的生产生活中逐力的概念是人类在长期的生产生活中逐渐建立的；渐建立的；–力与生活和生产劳动密不可分；力与生活和生产劳动密不可分；–力作用的例子：万有引力、汽车动力、力作用的例子：万有引力、汽车动力、打球、人们的推、拉、投、走路、跑步打球、人们的推、拉、投、走路、跑步等；等；一、静力分析基本概念一、静力分析基本概念授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@一.力的概念1.力是物体间的相互机械作用2.力对物体作用效应l外效应：使物体的运动状态发生改变；l内效应：使物体的形状发生改变3.力是矢量:力矢用大写黑体字母力矢用大写黑体字母““F F””表示表示4.力的三要素：力的大小、方向、力的大小、方向、作用线作用线. .5.5.力的单位力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN）（（ 力力F用有向线段表示）用有向线段表示）静力分析基本概念分布力和集中力分布力和集中力授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力系力系l力系力系——作用于刚体上的一群作用于刚体上的一群力力l合力合力：：–若一个力和一个力系等效，则这若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的个力就称为该力系的合力合力；力系；力系中的每个力就称为力系的分力；中的每个力就称为力系的分力；–将一个复杂力系简化为一个简单将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系或一个力的过程，称为力系力系的简化。
的简化授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 力系的分类力系的分类p平面力系：力的作用线均在同一个平面平面力系：力的作用线均在同一个平面内内l汇交力系：作用线汇交于一点；汇交力系：作用线汇交于一点；l平行力系：作用线相互平行；平行力系：作用线相互平行；l一般力系：作用线既不完全一般力系：作用线既不完全汇交，又不完全平行；汇交，又不完全平行；p空间力系空间力系l汇交力系汇交力系l平行力系平行力系l一般力系一般力系授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@2 2、刚体的概念、刚体的概念l 刚体刚体————在力的作用下，其物体内部任意在力的作用下，其物体内部任意 两点之间的距离始终保持不变两点之间的距离始终保持不变–刚体是静力学中对物体进行分析所简化刚体是静力学中对物体进行分析所简化的的抽象化力学模型抽象化力学模型（变形很小可忽略不计（变形很小可忽略不计时）时）–实践证明：将物体抽象为刚体可使力学实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大大简化且结果足够精确，既是工程分析大大简化且结果足够精确，既是工程分析允许的也是认识力学规律所必需的。
分析允许的也是认识力学规律所必需的但但刚体这一模型的使用是有条件和范围的刚体这一模型的使用是有条件和范围的即在静力学范围内构件可看作刚体即在静力学范围内构件可看作刚体授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚体示例刚体示例授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 3 3、平衡、平衡l l定义定义：：–物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态–平衡是相对的，是运动的特例，平衡的规律远平衡是相对的，是运动的特例，平衡的规律远比一般规律简单工程上有很多平衡问题比一般规律简单工程上有很多平衡问题–建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系为惯性参考系l l平衡力系：平衡力系：–一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为称为平衡力系平衡力系–力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系平平衡条件授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@二、静力学公理二、静力学公理l静力学公理概括了力的各种性质，是静力静力学公理概括了力的各种性质，是静力分析的理论基础分析的理论基础l公理一：二力平衡公理公理一：二力平衡公理–作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必要和充分条件是：要和充分条件是：这两个力的大小相等、这两个力的大小相等、方向相反、作用线重合。
方向相反、作用线重合简称简称““等值、等值、反向、共线反向、共线”” –矢量式矢量式：：F F1 1= =－－F F2 2；；F1F2授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@二力二力构件构件l 二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时所应满足的条件的力系平衡时所应满足的条件 l工程上受两个力作用而平衡的刚体称为工程上受两个力作用而平衡的刚体称为““二力构件二力构件””或或““二力体二力体””二力构件平衡二力构件平衡时其所受的时其所受的两个力必沿着两个力作用点的两个力必沿着两个力作用点的连线，而且两力大小相等，方向相反连线，而且两力大小相等，方向相反l如课本图如课本图1-51-5所示，当该支架中杆所示，当该支架中杆ACAC、、BCBC自自重不计时，即属二力构件，受力如图所示重不计时，即属二力构件，受力如图所示l图图1-61-6中杆中杆CDCD也是二力构件也是二力构件授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@二力构件的实例二力构件的实例1 1授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@AB二力构件的实例二力构件的实例2 2l 在进行构件受力分析时，能正确判断在进行构件受力分析时，能正确判断其是否为其是否为二力构件二力构件，可使问题顺利解，可使问题顺利解决。
决这点很重要！这点很重要！ F1F2F2F1CD授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@–在一个刚体上加上或减去一个平衡力系，不改变刚体的原状态AB= =ABAB这一公理是研究力系等效变换的理论基础这一公理是研究力系等效变换的理论基础静力学公理公理二：加减平衡力系公理公理二：加减平衡力系公理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@Ø作用于刚体的力可以沿其作用线滑移至刚体的任意点，不改变原力对该刚体的作用效应应用:加减平衡力系原理及其推论是力系简化力系简化的重要依据之一推论推论1 1：：力的可传性原理力的可传性原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@–作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个力，合力的作用点仍作用在这一点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定–矢量表示法：F FR R=F=F1 1+F+F2 2静力学公理公理三：力的平行四边形公理公理三：力的平行四边形公理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力的平行四边形公理力的平行四边形公理l合力的大小和方向的计算合力的大小和方向的计算 图图1-111-11中中, ,如已知如已知F F1 1、、F F2 2夹角夹角α，则可则可用余弦定理求合力大小和方向。
用余弦定理求合力大小和方向F授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@推论推论2:2:三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理l刚体受三个力的作用而平衡，这三个力刚体受三个力的作用而平衡，这三个力必汇交于一点必汇交于一点F3F2F1F3FROF2F1授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@三力平衡汇交定理应用实例三力平衡汇交定理应用实例授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@应用：三力平衡汇交定理应用：三力平衡汇交定理 当当刚刚体体受受到到三三个个互互不不平平行行的的共共面面力力作用时，可用此推论确定未知力的方向作用时，可用此推论确定未知力的方向 ABDPFTFDFA授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理l l注意：注意：当三个力中有二力相交时当三个力中有二力相交时, ,该三个该三个力汇交于一点是三个力平衡的必要条件力汇交于一点是三个力平衡的必要条件而非充分条件而非充分条件, ,因为任意三个力作用在同因为任意三个力作用在同一平面内且相交于一点的力一平面内且相交于一点的力, ,显然不一定显然不一定是平衡的。
是平衡的l l思考思考：：刚体上三个力汇交于同一点时刚体上三个力汇交于同一点时, ,一一定平衡吗定平衡吗? ? 举例说明举例说明授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@l公理四：作用力与反作用力公理公理四：作用力与反作用力公理–任何两个物体间相互的作用力和反作用力任何两个物体间相互的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿着同一条直总是大小相等，方向相反，沿着同一条直线，分别作用在这两个物体上线，分别作用在这两个物体上–实例：实例：G1G2静力学公理G1G2FN1FN1′授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理l实例FN1′G2G1G1FN1G2FN成对出现，成对出现，有作用力就必然有反作用力有作用力就必然有反作用力分别作用于不同物体上分别作用于不同物体上，故不能互相互相抵消故不能互相互相抵消与二力平衡公理中的与二力平衡公理中的“一对平衡力一对平衡力”是不同的，是不同的，不能相互混淆不能相互混淆授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@l l公理五：刚化原理公理五：刚化原理–若变形体在某一力系作用下平衡，则可若变形体在某一力系作用下平衡，则可将此受力的变形体视为刚体，其平衡状将此受力的变形体视为刚体，其平衡状态仍保持不变。
态仍保持不变静力学公理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@三、力矩和力偶三、力矩和力偶u力矩力矩 u力偶和力偶矩力偶和力偶矩 u力偶的性质及力偶等效变换力偶的性质及力偶等效变换 u力的平移定理力的平移定理 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@1.1.力矩力矩力对点的矩：力对点的矩：简称力矩，是力使物体产简称力矩，是力使物体产生转动效应的度量，是代数量生转动效应的度量，是代数量 力矩的三要素：力矩的三要素：–大小、转距、转向力矩的表示力矩的表示：：力矩 力偶概念 定理正负号规定：正负号规定：力使物体绕矩心逆时针转动时力矩为正，力使物体绕矩心逆时针转动时力矩为正，反之为负反之为负矩心矩心矩心矩心力臂力臂单位：单位：牛顿牛顿•米米( (N N•m m) )或千或千牛牛•米米( ( kNkN•m m) )授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@1.力矩力矩例例1-1:1-1:力矩的计算力矩的计算MO（FP）= -Ｆpa = -193.7×0.38= -73.61 Ｎ·ｍ MO（ F） =Ｆ bsinα= 1700×0.05×sin60 o = 73.61Ｎ·ｍ 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@实例：钳工用丝锥攻螺纹实例：钳工用丝锥攻螺纹l力偶的形成力偶的形成ABO2.2.力偶力偶授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@F1F2•力偶实例力偶实例: :授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@2.2.力偶力偶力力 偶偶 : : 由一对大小相等大小相等, ,方向相反方向相反, ,且且作用线相互平行的两个力所组成的力系作用线相互平行的两个力所组成的力系. . 力偶系是一种基本力系，同时也力偶系是一种基本力系，同时也是一种特殊力系，是研究一般力系的基是一种特殊力系，是研究一般力系的基础。
础PF1F2力矩 力偶概念 定理实践证明：力偶只能使物体产生转动效应，不能产生移实践证明：力偶只能使物体产生转动效应，不能产生移动效应授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@关于力偶l力力偶偶作作用用的的例例子子: :司司机机开开车车时时，，用用双双手手转转动动方方向向盘盘、、钳钳工工用用丝丝锥锥攻攻螺螺纹纹、、拧拧水水龙龙头头等等等授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶力偶力偶的表示法力偶的表示法: :–符号表示符号表示: :（（F F，，F F’’））–图示图示: :授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶矩力偶矩l l力偶矩力偶矩力偶矩力偶矩------指力偶中力的大小与力偶臂的乘指力偶中力的大小与力偶臂的乘积用以衡量力偶对刚体的转动效应，积用以衡量力偶对刚体的转动效应， 大小表示为：大小表示为：Ｍ（Ｆ，ＦＭ（Ｆ，Ｆ′′））= = ±ＦＦd d l力偶矩单位：力偶矩单位：牛米牛米[N.m]或千牛米或千牛米[kN.m]l力偶力偶矩正负号规定：矩正负号规定：逆时针为正逆时针为正, ,反之为负。
反之为负M(+）M（-）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@l力偶的三要素：力偶的三要素： 力偶矩大小、力偶的转向、力偶的作用面P•力偶作用面力偶作用面：：力偶中一对力力偶中一对力 所组成的平面；所组成的平面；•力偶臂力偶臂：：构成力偶的一对力的作用线间的垂直构成力偶的一对力的作用线间的垂直距离，用距离，用 d d 表示；表示；PF1F22.2.力偶力偶授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶的基本性质力偶的基本性质 1)力偶是无法再简化的简单力系力偶是无法再简化的简单力系力偶是力的特殊组合，力偶不能简化为合力力偶是力的特殊组合，力偶不能简化为合力力偶不能与力平衡，力偶只能与力偶相平衡力偶不能与力平衡，力偶只能与力偶相平衡2)2)力偶中两个力对其作用面力偶中两个力对其作用面P P内任意一点之矩的内任意一点之矩的代数和，等于该力偶的力偶矩：代数和，等于该力偶的力偶矩： MoMo（（F F））+Mo+Mo（（F′F′））= M == M =±±ＦＦd d 3) 3)力偶对刚体的运动效应只与力偶矩的大小和力偶对刚体的运动效应只与力偶矩的大小和力偶在作用面内的转向有关力偶在作用面内的转向有关. . 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶的等效变换力偶的等效变换刚体上力偶等效的条件：刚体上力偶等效的条件： ① ①力偶矩力偶矩大小大小相等；相等； ② ②力偶力偶作用面作用面平行；平行； ③ ③力偶力偶转向转向相同。
相同 即力偶的即力偶的三要素三要素相同相同 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶的等效变换力偶的等效变换l同平面内的力偶等效变换同平面内的力偶等效变换1 1、、只只要要保保持持力力偶偶矩矩大大小小和和力力偶偶的的转转向向不不变变，，作作用用于于刚刚体体上上的的力力偶偶可可在在其其作作用用面面内内任任意意移移动动而而它它对对刚体的效应不变刚体的效应不变FF ´FF ´=力矩 力偶概念 定理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶的等效变换力偶的等效变换l同平面内力偶的等效条件同平面内力偶的等效条件2 2、只要保持力偶矩大小和力偶的转向不变，、只要保持力偶矩大小和力偶的转向不变，作用于刚体上的力偶可在其作用面内作用于刚体上的力偶可在其作用面内任意任意转动转动，而它对刚体的效应不变而它对刚体的效应不变FF ´FF ´=授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@力偶的等效变换力偶的等效变换l3 3、只要保持力偶矩大小和力偶的转向不变，、只要保持力偶矩大小和力偶的转向不变，作用于刚体上的力偶可作用于刚体上的力偶可同时同时改变力和力偶臂改变力和力偶臂的大小的大小而它对刚体的效应不变。
而它对刚体的效应不变FF ´F / 2F´/ 2=授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@平行的平面内力偶的等效变换平行的平面内力偶的等效变换l力力偶偶在在同同一一刚刚体体上上可可以以搬搬移移到到与与其其作作用用面面相相平平行的平面内，而不改变其对刚体的效应行的平面内，而不改变其对刚体的效应MM授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@3.力的平移定理l作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上任作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上任意一点，但同时必须增加一个意一点，但同时必须增加一个附加力偶附加力偶附加力偶附加力偶，该力，该力偶的力偶矩等于原力对该点之矩偶的力偶矩等于原力对该点之矩M=?M=?应用:力系的简化授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@实例：踢足球实例：踢足球l力的平移及效应力的平移及效应O授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@作业l l思考题思考题1-2 1-2 什么是二力杆？其有何特点？静什么是二力杆？其有何特点？静力学中有那些公理？内容如何？力学中有那些公理？内容如何？1-7 1-7 力偶、二力平衡和作用力与反作力偶、二力平衡和作用力与反作用力中两个力均等值、反向，它们用力中两个力均等值、反向，它们有何不同？有何不同？授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@复习上节内容复习上节内容: :重点内容重点内容: :–静力分析的基本概念静力分析的基本概念 力、刚体及平衡力、刚体及平衡的概念的概念. .–静力学公理静力学公理. .–力矩力矩 力偶的基本概念、定理力偶的基本概念、定理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第二节第二节 受力分析与受力受力分析与受力图图教学要求：教学要求：1 1、熟悉工程上常见的几种约束类型及其、熟悉工程上常见的几种约束类型及其约束力的确定约束力的确定2 2、掌握物体的受力分析方法及物系的受、掌握物体的受力分析方法及物系的受力图画法力图画法授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@一、约束与约束反力一、约束与约束反力q约束的有关定义：约束的有关定义：q自由体自由体——凡是能在空间作做任意运动的物凡是能在空间作做任意运动的物体称为自由体。
体称为自由体 例：空中飞机、小鸟等例：空中飞机、小鸟等q非自由体非自由体——如果物体受到其它物体对它的如果物体受到其它物体对它的限制，在某些方向不能自由运动则称为非自限制，在某些方向不能自由运动则称为非自由体授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@内燃机曲柄滑块机构内燃机曲柄滑块机构授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@约束的有关定义约束的有关定义约束约束——限制某物体运动的装置称为该物体限制某物体运动的装置称为该物体的约束––约束反力约束反力——当非自由体沿约束所限制方向当非自由体沿约束所限制方向有运动趋势时，约束与非自由体之间便产生相有运动趋势时，约束与非自由体之间便产生相互的作用力，称为互的作用力，称为约束反力约束反力–例如例如: :汽车轮轴、地面是车轮的约束等汽车轮轴、地面是车轮的约束等, ,轴对轴对轮轮施加约束反力施加约束反力, ,轴承对轴施加约束反力轴承对轴施加约束反力, , 地地面对车轮的支承力也为约束反力面对车轮的支承力也为约束反力。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@l物体受力可分物体受力可分: :主动力主动力与与约束反力约束反力主动力主动力——凡是能主动引起物体运动凡是能主动引起物体运动状状 态改变或有使物体运动状态改变态改变或有使物体运动状态改变趋势的力称为主动力趋势的力称为主动力主动力有时也叫载荷，一般大小、方主动力有时也叫载荷，一般大小、方向已知或可计算，如向已知或可计算，如重力、风力重力、风力等等非自由体的平衡非自由体的平衡可看作是作用于其上的可看作是作用于其上的主动力与约束反力的平衡主动力与约束反力的平衡约束的有关定义约束的有关定义授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@关于约束关于约束反力反力l l约束反力约束反力是由是由主动力主动力引起的，是一种被动力，引起的，是一种被动力，也是未知力静力分析的重要任务之一就是也是未知力静力分析的重要任务之一就是要确定未知的约束反力大小、方向要确定未知的约束反力大小、方向l l约束反力的分析和计算是力学中一个非常重约束反力的分析和计算是力学中一个非常重要的基本问题要的基本问题要求掌握工程中常见的各种要求掌握工程中常见的各种约束类型约束类型, ,重点掌握如何正确判断约束反力重点掌握如何正确判断约束反力的方向的方向( (约束力的大小由后面介绍的平衡方约束力的大小由后面介绍的平衡方程求解程求解). ). 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@关于约束关于约束反力反力: :–确定约束反力三要素的确定原则确定约束反力三要素的确定原则: : 作用点作用点: :总是在约束与被约束物体相互接总是在约束与被约束物体相互接 触处触处; ; 方向方向: :必与约束所限制的运动方向相反必与约束所限制的运动方向相反; ; 大小大小: :根据平衡条件计算其大小根据平衡条件计算其大小. .授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@二、常见约束类型及约束反力二、常见约束类型及约束反力确定确定–约束的分类约束的分类l柔性约束柔性约束：绳子、钢丝绳、：绳子、钢丝绳、 皮带、链条等皮带、链条等l刚性约束刚性约束光滑接触约束光滑接触约束：如齿轮、凸轮接触：如齿轮、凸轮接触光滑铰链约束光滑铰链约束：分中间铰、固定铰和活动铰：分中间铰、固定铰和活动铰固定端约束固定端约束：如外伸梁：如外伸梁轴承约束轴承约束：向心轴承、推力轴承：向心轴承、推力轴承FT授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@1 1、柔性约束、柔性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@柔性约束柔性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@柔性约束柔性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@柔性约束的特点：柔性约束的特点：l只能限制物体沿柔体伸长方向的运动只能限制物体沿柔体伸长方向的运动, ,只能只能受拉，不能受压。
受拉，不能受压l柔性约束反力确定柔性约束反力确定: :作用于触点作用于触点, ,沿柔体中沿柔体中心心, ,背离被约束物体背离被约束物体l约束反力符号：本书柔性约束反力用约束反力符号：本书柔性约束反力用 F FT T表表示示授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@柔性约束柔性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@柔性约束实例l直杆的受力直杆的受力绳子绳子G杆F1F2FT1FT2授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚性约束刚性约束（接触面摩擦力很小可忽略不计时）（接触面摩擦力很小可忽略不计时）l约束特点约束特点: : 只能限制沿接触点的法线方向只能限制沿接触点的法线方向趋向支承面的运动趋向支承面的运动l约束反力的确定：约束反力的确定： 通过接触点，沿着接触面公通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，法线方向，指向被约束的物体，即即物体受压物体受压 光滑接触的约束反力通常用光滑接触的约束反力通常用ＦＦN N 表表示2 2、光滑接触面约束、光滑接触面约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@光滑接触约束实例光滑接触约束实例3 3刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@光滑接触约束实例光滑接触约束实例刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@3.3.光滑铰链约束（简称铰链约束）光滑铰链约束（简称铰链约束）l组成及特点：组成及特点：l 两物体分别钻有直径相同的两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔圆柱形孔，用一圆柱，用一圆柱形形销钉销钉连接起来，在不计摩擦时，即构成连接起来，在不计摩擦时，即构成光滑圆柱光滑圆柱形铰链约束形铰链约束，简称，简称铰链约束铰链约束。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@图图1-27 1-27 光滑铰链光滑铰链授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@图图1-28 1-28 曲柄滑块机构曲柄滑块机构1—1—活塞销活塞销 2—2—气缸气缸 3—3—活塞活塞 4—4—轴承轴承 5—5—曲轴曲轴 6—6—连杆连杆授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@光滑铰链约束实例光滑铰链约束实例3 3刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@光滑铰链约束光滑铰链约束l铰链约束铰链约束反力反力用两个用两个 X X、、Y Y方向方向的正交分的正交分力力F FX X、、F FY Y来表示来表示刚性约束刚性约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@光滑铰链约束（简称铰链约束）光滑铰链约束（简称铰链约束）l铰链约束分类铰链约束分类§连接铰链（中间铰）连接铰链（中间铰）§固定铰链支座固定铰链支座§活动铰链支座活动铰链支座§球型铰链支座（空间约束）球型铰链支座（空间约束）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@1 1）连接铰链（中间铰））连接铰链（中间铰）l结构特点结构特点：如图示，用销钉联接两有孔零件，两被：如图示，用销钉联接两有孔零件，两被联接件均可绕销轴转动，联接件均可绕销轴转动，例如图例如图1-181-18发动机中连杆发动机中连杆与活塞、连杆与曲轴的联接与活塞、连杆与曲轴的联接l约束特点约束特点：两零件均可相对转动又互相制约：两零件均可相对转动又互相制约l约束反力在确定约束反力在确定：其约束反力用过销轴中心的两个：其约束反力用过销轴中心的两个正交的分力正交的分力F FX X、、和和F FY Y表示，如图下所示。
表示，如图下所示yx授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@2 2）固定铰链支座）固定铰链支座l约束特点约束特点：：如果中间铰链中的构件之一与地基如果中间铰链中的构件之一与地基或机架相连，便构成固定铰链支座如图或机架相连，便构成固定铰链支座如图1-191-19所所示l约束反力的确定约束反力的确定：：约束反力通过销轴中心，方约束反力通过销轴中心，方向随主动力方向而不同，用过销轴中心的两个向随主动力方向而不同，用过销轴中心的两个正交的分力正交的分力F FX X、、F FY Y表示 x授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@固定铰链支座固定铰链支座授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@固定铰链支座的计算简图固定铰链支座的计算简图l三种形式三种形式FF授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@3 3）活动铰链支座）活动铰链支座q约束特点：约束特点：在铰链支座的底部安装一排滚轮，在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，只能限制构件离可使支座沿固定支承面移动，只能限制构件离开和趋向支承面的运动。
开和趋向支承面的运动–在工程结构中经常采用这种约束目的是适在工程结构中经常采用这种约束目的是适应构件变形计算简图如下：应构件变形计算简图如下：授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@3 3）活动铰链支座）活动铰链支座q约束反力的确定约束反力的确定：其约束反力通过铰链：其约束反力通过铰链中心且必垂直于支承面中心且必垂直于支承面y授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@4 4、固定端约束、固定端约束l约束特点：约束特点： 限制了平面内所有可能的运动（被约束限制了平面内所有可能的运动（被约束构件既不能移动和也不能转动）构件既不能移动和也不能转动）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@xy固定端约束固定端约束l约束反力的确定：约束反力的确定： 固定端约束能限制物体沿任何方向的移固定端约束能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动所以，动，也能限制物体在约束处的转动所以，固定端固定端A A处的处的约束反力可用两个正交的分力约束反力可用两个正交的分力F FAXAX、、F FAYAY和力矩为和力矩为M MＡＡ的力偶表示。
的力偶表示FPFFA授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@5 5、轴承约束、轴承约束l分类：分类：向心轴承、推力轴承向心轴承、推力轴承l向心轴承向心轴承l约束特点：约束特点：向心轴承性质与固定铰链相同，向心轴承性质与固定铰链相同，轴只能绕轴线转动，轴承限制了垂直于轴轴只能绕轴线转动，轴承限制了垂直于轴线平面内径向移动；线平面内径向移动；l约束反力：约束反力：可分解为垂直方向可分解为垂直方向X X、、Y Y的分力的分力F FX X、、F FY Y如图所示如图所示yxFYFX授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@轴承约束授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@向心轴承向心轴承授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@推力轴承推力轴承l约束特点：约束特点：既限制了轴在垂直于轴线平面既限制了轴在垂直于轴线平面内的径向运动，且限制了沿轴向的单向移内的径向运动，且限制了沿轴向的单向移动l约束反力：约束反力：可用互相垂直的三个可用互相垂直的三个方向的分力：方向的分力：F FX X、、F FY Y、、F FZ Z表示表示l计算简图如图示。
计算简图如图示FXFYFZ授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@分析自卸货车各部位约分析自卸货车各部位约束类型束类型授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@三、物体的受力分析和受力三、物体的受力分析和受力图图l静力静力分析要解决的两个问题：分析要解决的两个问题： 1 1）确定研究对象）确定研究对象 2 2）确定研究对象上所受的力（受力分析））确定研究对象上所受的力（受力分析） 分离体：分离体：解除约束后的自由物体解除约束后的自由物体 研究对象往往为非自由体，为了清楚地表研究对象往往为非自由体，为了清楚地表示物体的受力情况，需要把所研究的物体从示物体的受力情况，需要把所研究的物体从与它周围相联系的物体中分离出来，单独画与它周围相联系的物体中分离出来，单独画出该物体的轮廓简图，使之成为出该物体的轮廓简图，使之成为分离体分离体授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@GADBFTFN例例 : : 一重为一重为G G的球体的球体A A，，用绳子用绳子BCBC系在光滑的铅垂墙系在光滑的铅垂墙壁上，试画出球体壁上，试画出球体A A的受力图。
的受力图GADBC授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@受力图受力图l受力图：受力图：在分离体上画上它所受的全部主动在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，就称为该物体的受力图力和约束反力，就称为该物体的受力图l画受力图步骤画受力图步骤：：–画受力图是解平衡问题的关键，画受力画受力图是解平衡问题的关键，画受力图的一般步骤为：图的一般步骤为：１）根据题意１）根据题意确定研究对象确定研究对象，并画出研究，并画出研究对象的对象的分离体分离体简图２）在分离体上画出全部已知的２）在分离体上画出全部已知的主动力主动力３）在分离体上解除约束的地方画出相应３）在分离体上解除约束的地方画出相应的的约束反力约束反力授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@画分离体的受力图画分离体的受力图l研究对象的选取既可以是单个物体也可以是几研究对象的选取既可以是单个物体也可以是几个物体组成的系统（物系）个物体组成的系统（物系）l内力与外力内力与外力 如果所取的分离体是由某几个物体组成的物体如果所取的分离体是由某几个物体组成的物体系统时，要注意分清系统时，要注意分清“内力内力”和和“外力外力”: :l外力外力——系统以外物体对物体系统的作用力系统以外物体对物体系统的作用力l内力内力——系统内物体间相互作用的力系统内物体间相互作用的力l注意：注意：取物体系统为研究对象画受力图时，取物体系统为研究对象画受力图时，只画外力，而不画内力。
只画外力，而不画内力授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例1 1l题略题略FGGFFTFT´FYFX授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例2ABDABGODGOPFTFD´FAFEFD授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例3l重量为重量为G G的均质杆的均质杆ABAB，其，其B B端靠在光滑铅垂墙的端靠在光滑铅垂墙的顶角处，顶角处，A A端放在光滑的水平面上，在点端放在光滑的水平面上，在点D D处用处用一水平绳索拉住，试画出杆一水平绳索拉住，试画出杆ABAB的受力图的受力图FBFAFDG授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例 4l（略）画（略）画ABAB梁的受力图梁的受力图FAyFAxFBG授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@画分离体的受力图的注意画分离体的受力图的注意事项事项l力是力是物体间相互的机械作用，物体所受每一个物体间相互的机械作用，物体所受每一个力均应清楚哪个是施力物体，以免多画或漏画力均应清楚哪个是施力物体，以免多画或漏画力力l应严格区分约束反力类型应严格区分约束反力类型l注意运用注意运用“作用力与反作用力作用力与反作用力”公理来判断和公理来判断和检查检查l柔性约束的约束反力只能是拉力不会是压力柔性约束的约束反力只能是拉力不会是压力l特别注意运用特别注意运用“二力构件二力构件”来进行受力分析来进行受力分析授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@物系受力图物系受力图l物体系统中每个物体的受力分析方法和单物体系统中每个物体的受力分析方法和单个物体分析方法相同，但应个物体分析方法相同，但应注意以下几点：注意以下几点：–物系受力分析时往往需要画整体受力图物系受力分析时往往需要画整体受力图–画单个物体受力图时，注意作用与反作画单个物体受力图时，注意作用与反作用力的关系。
用力的关系–注意判断二力构件（二力杆）二力构注意判断二力构件（二力杆）二力构件一般不作为单个物体画独立受力图件一般不作为单个物体画独立受力图授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例 5l折梯如图所示，折梯如图所示，C C处处为光滑铰链，为光滑铰链，D D，，E E两点用水平绳连接，两点用水平绳连接，地面光滑，地面光滑，K K点作用点作用一铅直力一铅直力F F，，自重为自重为G G，，试分别画出左，试分别画出左，右两部分受力图右两部分受力图 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例 5 解：解：1. 1. 分别取左，右两部分为研究对象，并将其分别取左，右两部分为研究对象，并将其单独画出；单独画出；2. 2. 画出主动力：画出主动力：F F，，G G 3.3.画约束反力：画约束反力：A A，，B B处为光滑接触，处为光滑接触，F FA A，，F FB B铅直向上；铅直向上；D D，，E E处为绳约处为绳约束，束，F FTDTD，，F FTETE 水平受拉；水平受拉；C C处为光滑铰链，用处为光滑铰链，用F FC C表示，表示，或用两正交分力或用两正交分力F FCXCX，，F FCYCY表示，如图所示：表示，如图所示：FAFTFT ˊFCYFCXFCXˊFCY ˊFBGGF授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@例例 6l课本上例题自阅公切线公切线公切线公切线公法线公法线授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@课堂练习课堂练习: :画出下图中各构件的分离体受力图画出下图中各构件的分离体受力图G授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ y E A C B D x FBFAYFTFAXG物系整体受力图物系整体受力图授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@FTFEXGFEYBCFBFCBC授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@FBYFDXFAYFAXFBˊDBAFC ˊFEYFEXFDYDEC授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ ByF G F AyF (b) E B D TF 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 作业作业lP??：思考题：思考题–1-1、、1-2、、1-3lP??：作业：：作业：–1-17、、1-18授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@课后小结课后小结画受力图三步:分离体分离体主动力主动力约束力约束力检查”三不”:不多不多 不漏不漏 不错不错授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 本节最基本的概念本节最基本的概念本节最基本的概念本节最基本的概念 力力——物物体体间间的的相相互互作作用用；；力力是是矢矢量量。
对对一一般般物物体体而而言言，，力力是是定定位位矢矢量量；；对对刚刚体体而而言言，，力力是是滑滑移移矢矢量 刚体刚体——受力不变形的物体；受力不变形的物体； 约约束束————物物体体与与物物体体之之间间接接触触和和连连接接方方式式的的简简化化模模型型，，约约束束的的作作用用是是对对与与之之连连接接物物体体的的运运动动施施加加一定的限制条件；一定的限制条件； 约束力约束力——约束与被约束物体之间的相互作用力；约束与被约束物体之间的相互作用力； 平衡平衡平衡平衡——刚体相对惯性系静止或作匀速直线平移刚体相对惯性系静止或作匀速直线平移 课后小结课后小结授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 一、钢的热处理原理一、钢的热处理原理一、钢的热处理原理一、钢的热处理原理 1 1 1 1．概述．概述．概述．概述 热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
根据热处理的目的和工艺方法的不同，热处理可分为：第二节 钢的热处理常识第二节 钢的热处理常识授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温、和冷却三个阶段所组成的热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中的曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线，见图2-5授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2．钢在加热时的转变．钢在加热时的转变．钢在加热时的转变．钢在加热时的转变 在热处理工艺中，钢的加热目的是为了获得奥氏体，奥氏体是钢在高温状态时的组织，其强度及硬度高，塑性良好，晶粒的大小、成分及其均匀化程度，对钢冷却后的组织和性能有重要影响因此，钢在加热时，为了得到细小均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间，以求在冷却后获得高性能的组织 3 3 3 3．钢在冷却时的转变．钢在冷却时的转变．钢在冷却时的转变．钢在冷却时的转变 冷却是热处理的关键工序，成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后，以不同的速度冷却时，将获得不同的力学性能，见表2-1授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、退火与正火二、退火与正火二、退火与正火二、退火与正火 1 1 1 1．退火．退火．退火．退火 退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。
2 2 2 2．正火．正火．正火．正火 正火是指把钢加热到组织转变为奥氏体的临界温度以上保温，使其完全奥氏体化，在空气中冷却的热处理工艺 三、淬火与回火三、淬火与回火三、淬火与回火三、淬火与回火 1 1 1 1．淬火．淬火．淬火．淬火 淬火是将钢的组织加热到转变为奥氏体的临界温度以上，保温一定时间，以大于临界冷却速度快速冷却的热处理工艺 2 2 2 2．回火．回火．回火．回火 钢的回火是指将淬火后的钢，在组织转变为奥氏体的临界温度以下加热，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 四、表面热处理四、表面热处理四、表面热处理四、表面热处理 常用的表面热处理方法有表面淬 常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理两种火及化学热处理两种 1 1 1 1．表面淬火．表面淬火．表面淬火．表面淬火 （ （1 1）火焰加热表面淬火 （如）火焰加热表面淬火 （如图图2-82-8所示）所示） （ （2 2）感应加热表面淬火 （如）感应加热表面淬火 （如图图2-92-9所示）所示）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2．化学热处理．化学热处理．化学热处理．化学热处理 化学热处理是指将钢件放入一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其表层化学成分、组织和性能的热处理工艺。
化学热处理种类很多，最常用的是渗碳和渗氮 （1）钢的渗碳 将工件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺，如图2-10所示 （2）钢的渗氮 是指在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第三节 常用金属材料第三节 常用金属材料 金属材料可分为钢铁材料和非铁材料（有色金属材料）两大类，而钢又可分为碳素钢和合金钢，钢铁以外的其他金属称为非铁金属材料或有色金属材料 一、钢一、钢一、钢一、钢 钢的分类方法很多，常用的是按钢的用途分类，可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢 二、铸铁二、铸铁二、铸铁二、铸铁 铸铁中的碳主要以渗碳体和石墨两种形式存在，根据碳的存在形式不同，铸铁可以分为下列几种：（1）白口铸铁 （2）灰铸铁碳（3）麻口铸铁 根据铸铁中石墨形态不同，铸铁又可分为：灰铸铁中的石墨呈片状；可锻铸铁中的石墨呈团絮状；球墨铸铁中的石墨呈球状，蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 三、有色金属及其合金三、有色金属及其合金三、有色金属及其合金三、有色金属及其合金 有色金属是指钢铁以外的其他金属。
有色金属种类很多，又具有某些独特的性能，是工业上不可缺少的金属材料，有色金属应用较广的是铝、铜、钛及其合金和滑动轴承合金 1 1 1 1．铝及铝合金．铝及铝合金．铝及铝合金．铝及铝合金 2 2 2 2．铜及铜合金．铜及铜合金．铜及铜合金．铜及铜合金 3 3 3 3．滑动轴承合金．滑动轴承合金．滑动轴承合金．滑动轴承合金授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@复习试题复习试题 一、选择题一、选择题一、选择题一、选择题 1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（ ） A、弹性极限 B、抗拉强度 C、屈服点 2、用拉伸试验可测定材料的（ ）性能指标 A、强度 B、韧性 C、硬度 3、将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，然后迅速浸入另一种冷却能力弱的介质中，使之发生马氏体转变的淬火方法称（ ） A、分级淬火 B、等温淬火 C、水冷淬火 D、双介质淬火 4、如果钢件有严重的碳化物网，应先进行（ ）消除碳化物，然后再球化退火 A、去应力退火 B、正火 C、完全退火 D、淬火授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 5、制造小弹簧宜选用 （ ） ，制造冷压件宜选用 （ ）钢。
A、08F B、45 C、65Mn D、T12A 6、滚动轴承钢GCrl5中的平均含铬量为（ ） A、0.15 B、1.5 C、15 D、0.015 7、合金渗碳钢渗碳后必须进行 （ ）热处理才能使用 A、淬火加高温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加低温回火 D、高温回火 8、铸铁中的碳以石墨形态析出的过程称为 （ ） A、石墨化 B、变质处理 C、球化处理 D、结晶 9、选择下列材料的零件：汽车后桥外壳（ ） ，柴油机曲轴（ ） A、HT200 B、KTH350-10 C、QT500-05 D、RUT420 10、不是工业纯铝的特点的是（ ） A、密度小 B、导电性好 C、强度高 D、抗腐蚀能力高授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、判断题二、判断题二、判断题二、判断题 1、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高 ） 2、洛氏硬度值是没有单位的 ） 3、布氏硬度测量法不适合于测量成品及较薄的零件 ） 4、铸铁的铸造性能比钢好得多，所以常用来铸造复杂的工件。
） 5、对钢进行热处理的目的都是为了获得细小、均匀的奥氏体组 织 ） 6、退火与正火的目的大致相同，它们主要的区别是保温时间长短 ） 7 、回火的目的主要是消除应力，降低硬度，便于进行切削加工 ） 8、感应加热表面淬火时所使用的电流频率越高，则工件表面的淬硬层尝试越大 ） 9、渗碳的零件可以是低碳钢也可以是高碳钢 ）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 10、碳素工具钢的碳的质量分数一般都大于0.7％ ） 11、灰口铸铁包括灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁 ） 12、从灰铸铁的牌号上可以看出它的抗拉强度和冲击韧度值 ） 13、耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁都属于合金铸铁 ） 14、通过热处理可以改变灰铸铁的基体组织，故可以显著地提高力学性能 ） 15、QT400-18是指σb=400MPa，σ=1.8％的球墨铸铁 ） 16、A1-Si系铸造合金，又叫硅铝明铸造性能良好，强度韧性较高 ） 17、在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。
） 18、合金钢只有经过热处理，才能显著提高其力学性能 ） 19、可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工 ） 20、工业纯铝具有较高的强度，常用作工程结构材料 （ ）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 三、填空题三、填空题三、填空题三、填空题 1、金属材料的使用性能包括————、————和————等；工艺性能包括————、————、———— 、————和————等 2、材料的力学性能包括———— 、———— 、————、————和———— 等 3、强度是指金属材料在————作用下，抵抗————和————的能力 4、断裂前金属材料————材料的能力称为塑性金属材料的————和————的数值越大，表示材料的塑性越好 5、金属材料抵抗————作用而不破坏的能力，称为冲击韧度 6、热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行————、————和————以获得所需要的组织结构与性能的工艺 7、生产中常用的冷却介质有———— 、————和————等 8、生产中在钢淬火后进行————的热处理工艺称为调质，调质后的组织为————。
9、Q235—A·F表示————为235MPa，质量为————级的钢授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 10、ZG270-500表示σb=————，σs=————的工程用铸钢 11、T10A表示碳的质量分数为———— 的钢 12、常用来制造高速切削的车刀、刨刀的高速工具钢有 ———— 和———— 13、铸铁的性能决定于———— 和 ———— 当基体一定时，铸铁的性能决定于———— 的形状、数量、大小和分布 14、合金弹簧钢中硅、锰的主要作用是 ———— 15、不锈钢是指在———— 介质或大气中具有抗腐蚀性能的钢，其成分特点是含———— 量较高，含———— 量较低 16、表面要求具有高的———— ，而心部需要足够的 ———— 的零件应进行表面热处理 17、滚动轴承钢的热处理首先采用 ———— ，以降低锻造后钢的硬度，便于切削加工，然后采用 ———— ，以提高轴承的硬度和耐磨性 18、白口铸铁中的碳主要以———— 形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以 ———— 形式存在授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@σbσbσsσsδδψψHRCHRCakakσ-1σ-1 19、普通黄铜是由———— 、 ———— 组成的二元合金。
在普通黄铜中加入其他合金元素时称———— 黄铜 20、变形铝根据其主要性能特点不同可分为： ———— 铝、 ———— 铝、 ———— 铝和 ———— 铝等几种 四、连线题四、连线题四、连线题四、连线题 1 1 1 1、连出下列力学性能指标、连出下列力学性能指标、连出下列力学性能指标、连出下列力学性能指标 的符号：的符号：的符号：的符号： 屈服点 屈服点 抗拉强度 抗拉强度 冲击韧度 冲击韧度 伸长率 伸长率 断面收缩率 断面收缩率 疲劳极限 疲劳极限 洛氏硬度 洛氏硬度C标尺标尺 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2、正确选用下列材料：、正确选用下列材料：、正确选用下列材料：、正确选用下列材料： 机床主轴 板弹簧 坦克履带 轴承滚动体 储酸槽 汽车变速齿轮 3 3 3 3、正确选用下列工具材料：、正确选用下列工具材料：、正确选用下列工具材料：、正确选用下列工具材料： 高精度长丝锥 麻花钻头 医疗手术器械 冷冲模 热锻模 1Cr18Ni91Cr18Ni9 40Cr40Cr GCrl5GCrl5 20CrMnTi20CrMnTi 60Si2Mn60Si2Mn ZGMnl3 ZGMnl3 CrWMnCrWMn Crl2MoCrl2Mo 4Crl34Crl3 W18Cr4V W18Cr4V 5CrNiMo 5CrNiMo 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 4 4 4 4、正确选择牌号表示方法：、正确选择牌号表示方法：、正确选择牌号表示方法：、正确选择牌号表示方法： 灰铸铁 黑心可锻铸铁 珠光体可锻铸铁 球墨铸铁 5 5 5 5、正确选择钢材的分类：、正确选择钢材的分类：、正确选择钢材的分类：、正确选择钢材的分类： 20CrMnTi 50CrVA 9SiCr W18Cr4V 1Crl3 ZGMnl3 4Crl4Nil4W2MoKTZ500-04KTZ500-04QT600-02QT600-02HT250HT250KTH350—10KTH350—10合金刃具钢合金刃具钢合金弹簧钢合金弹簧钢合金渗碳钢合金渗碳钢不锈钢不锈钢高速钢高速钢铸钢铸钢耐热钢耐热钢授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 五、讨论题五、讨论题五、讨论题五、讨论题 1、汽车中采用了哪些金属材料?采用了什么样的热处理?用于什么地方? 2、汽车发动机应用了哪些金属材料?采用了什么样的热处理?用于什么地方?授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第三章 其他常用汽车材料第三章 其他常用汽车材料学习目的：学习目的：学习目的：学习目的： 通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的其他非金属 材料基本知识。
学习要求：学习要求：学习要求：学习要求： 掌握汽车所用工程塑料的性能与用途 掌握汽车所用其他材料如橡胶、玻璃、陶瓷、复合材料的性能与用途授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一节 工程塑料 塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成形，故称为塑料汽车用工程塑料，主要用于制造某些机器零件或构件，具有强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点 一、塑料的组成一、塑料的组成一、塑料的组成一、塑料的组成 1 1 1 1．合成树脂．合成树脂．合成树脂．合成树脂 树脂是决定塑料性能和使用范围的主要组成物，在塑料中，起粘结其他组分的作用塑料中的合成树脂质量分数一般为30％~100％因此，大多数塑料都是以树脂名称来命名的，例如，聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯 2 2 2 2．添加剂．添加剂．添加剂．添加剂 （1）填充剂；（2）增塑剂；（3）稳定剂；（4）着色剂；（5）其他 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、塑料的性质二、塑料的性质二、塑料的性质二、塑料的性质 1 1 1 1．物理性能．物理性能．物理性能．物理性能 2 2 2 2．化学性能．化学性能．化学性能．化学性能——————耐蚀性耐蚀性耐蚀性耐蚀性 3 3 3 3．力学性能．力学性能．力学性能．力学性能 三、常用工程塑料三、常用工程塑料三、常用工程塑料三、常用工程塑料 工程塑料主要指综合性能（包括力学性能、耐热性、耐寒性、耐蚀性和绝缘性能等）良好的各种塑料。
它们是制造工程结构用零部件、工业容器和设备等的一类新型结构材料 常用的工程塑料分为热塑性工程塑料和热固性工程塑料两类 1 1 1 1．热塑性工程塑料．热塑性工程塑料．热塑性工程塑料．热塑性工程塑料 2 2 2 2．热固性塑料．热固性塑料．热固性塑料．热固性塑料授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 四、塑料在汽车上的应用四、塑料在汽车上的应用四、塑料在汽车上的应用四、塑料在汽车上的应用 汽车用塑料按照用途可分为内饰件用塑料、工程塑料和外装件用料 1 1 1 1．汽车内饰用塑料．汽车内饰用塑料．汽车内饰用塑料．汽车内饰用塑料 内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等它们用于制作座垫、仪表板、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘等内饰塑料制品 2 2 2 2．汽车用工程塑料．汽车用工程塑料．汽车用工程塑料．汽车用工程塑料 汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等 3 3 3 3．汽车的外装件及结构件．汽车的外装件及结构件．汽车的外装件及结构件．汽车的外装件及结构件 汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第二节 其他非金属材料第二节 其他非金属材料 其他非金属材料包括橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等各种材料，它们在汽车上的应用呈逐年增长的趋势 一、橡胶一、橡胶一、橡胶一、橡胶 所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料 1 1 1 1．橡胶的特性．橡胶的特性．橡胶的特性．橡胶的特性 橡胶最显著的特点是具有高的弹性和回弹性同时，橡胶还有一定的强度，优异的抗疲劳性，以及良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等性能 2 2 2 2．橡胶的基本组成．橡胶的基本组成．橡胶的基本组成．橡胶的基本组成 橡胶是以生胶为原料，加入适量的配合剂，经硫化工艺处理以后得到的一种生产原材料 3 3 3 3．常用橡胶材料的品种、性能及一般用途．常用橡胶材料的品种、性能及一般用途．常用橡胶材料的品种、性能及一般用途．常用橡胶材料的品种、性能及一般用途 4 4 4 4．橡胶制品在汽车上的应用．橡胶制品在汽车上的应用．橡胶制品在汽车上的应用．橡胶制品在汽车上的应用授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、玻璃二、玻璃二、玻璃二、玻璃 玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某薹金属氧化物等辅料，在高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。
1 1 1 1．玻璃的性能．玻璃的性能．玻璃的性能．玻璃的性能 玻璃的一般性能有以下几方面： （1）密度 （2）力学性能 （3）耐热性 （4）化学稳定性 （5）绝缘性 （6）光学性质 2 2 2 2．常用玻璃的种类、特点及主要用途．常用玻璃的种类、特点及主要用途．常用玻璃的种类、特点及主要用途．常用玻璃的种类、特点及主要用途 3 3 3 3．常用汽车玻璃．常用汽车玻璃．常用汽车玻璃．常用汽车玻璃授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 三、摩擦材料三、摩擦材料三、摩擦材料三、摩擦材料 汽车用摩擦材料，是汽车上的消耗性材料之一，主要起到传递动力、制动减速、停车制动等作用，是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分 1 1 1 1．汽车用摩擦材料的性能要求．汽车用摩擦材料的性能要求．汽车用摩擦材料的性能要求．汽车用摩擦材料的性能要求 对于汽车用摩擦材料，主要有以下几方面的性能要求 （1）摩擦因数 （2）耐磨性 （3）物理、力学特性 （4）噪声 2 2 2 2．汽车摩擦材料的组成．汽车摩擦材料的组成．汽车摩擦材料的组成．汽车摩擦材料的组成 汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料所组成。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 四、陶瓷材料四、陶瓷材料四、陶瓷材料四、陶瓷材料 陶瓷大致可分为传统陶瓷及特种陶瓷两大类其生产过程比较复杂，但基本的工艺是原料的制备、坯料的成型和制品的烧成或烧结三大步骤 1 1 1 1．陶瓷的组成相及其结构．陶瓷的组成相及其结构．陶瓷的组成相及其结构．陶瓷的组成相及其结构 和金属一样，陶瓷材料的力学性能和物理、化学性能也是由它的化学组成和结构状况决定的陶瓷的组织结构非常复杂，一般由晶体相、玻璃相和气相组成各种相的组成、结构、数量、几何形状及分布状况等都会影响陶瓷的性能 2 2 2 2．陶瓷的性能．陶瓷的性能．陶瓷的性能．陶瓷的性能 （1）力学性能 （2）热学性能 （3）电学性能 （4）化学性能授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 3 3 3 3．常用陶瓷．常用陶瓷．常用陶瓷．常用陶瓷 （1）普通陶瓷（传统陶瓷） （2）特种陶瓷（现代陶瓷） 4 4 4 4．陶瓷在汽车上的应用．陶瓷在汽车上的应用．陶瓷在汽车上的应用．陶瓷在汽车上的应用 五、复合材料五、复合材料五、复合材料五、复合材料 复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质，经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料。
它不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良的综合性能 1 1 1 1．复合材料的分类．复合材料的分类．复合材料的分类．复合材料的分类 复合材料的分类至今尚不统一，目前主要采用以下几种分类方法： （1）按材料的用途分类 可分为结构复合材料和功能复合材料两大类授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ （2）按增强材料的物理形态分类 可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料及层叠复合材料 （3）按基体类型分类 可分为非金属基体及金属基体两大类 2 2 2 2．复合材料的性能．复合材料的性能．复合材料的性能．复合材料的性能 （1）比强度和比模量高 （2）抗疲劳性能好 （3）减振性能好 （4）高温性能好 （5）工作安全性好 （6）成型工艺简便灵活及可设计性强 3 3 3 3．常用复合材料．常用复合材料．常用复合材料．常用复合材料 （1）纤维增强复合材料授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ （2）层叠复合材料 4 4 4 4．复合材料在汽车上的应用．复合材料在汽车上的应用．复合材料在汽车上的应用．复合材料在汽车上的应用 （1）玻璃钢的应用 （2）碳纤维增强塑料的应用授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@复习试题复习试题 一、选择题一、选择题一、选择题一、选择题 1、在塑料成形方法中，———— 成型是热塑性塑料主要的成形方法之一。
A、压制 B、注射 C、浇注 2、下列材料中， ———— 是复合材料 A、电木 B、玻璃钢 C、有机玻璃 D、聚丙烯酸酯 3、下列材料中， ———— 是热塑性塑料 A、万能胶 B、电木 C、尼龙 D、塑料王 4、塑料作为最轻的工程材料之一，其密度是钢的 ———— A、1/2 B、1/7～1/4 C、1/10 D、1/3 5、下列材料中， ———— 可用于制作切削淬火钢或冷硬铸铁材料的刃具 A、氮化硅陶瓷 B、塑料 C、聚氨酯授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 6、塑料中增加————可以提高塑料的塑性 A、稳固剂 B、增塑剂 C、着色剂 D、润滑剂 7、轿车轮胎以———— 为主要原料 A、天然橡胶 B、合成橡胶 C、再生胶 8、各国已制订有关法规，规定轿车的前窗必须安装———— A、钢化玻璃 B、夹丝玻璃 C、夹层玻璃 D、浮法玻璃 9、下列材料中， ———— 是热固性塑料 A、ABS塑料 B、氨基塑料 C、聚氯乙烯（PVC）塑料 D、塑料王 10、下列材料中， ———— 是热塑性塑料。
A、ABS塑料 B、氨基塑料 C、聚氯乙烯（PVC）塑料 D、酚醛塑料（PE）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、判断题二、判断题二、判断题二、判断题 1、热塑性塑料加热时变软，冷却后变硬，再加热又可变软，可反复成形 ） 2、PMMA、PF、ABS塑料均属于热固性塑料 ） 3、用挤塑成型方法可制作瓶、筒、罐和其他薄壁空心塑料制品 ） 4、橡胶弹性大，最高伸长率可达800％~1000％，外力去除后能迅速恢复原状 ） 5、由两种或两种以上性质不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料，称为复合材料 ） 6、热塑性玻璃钢以玻璃钢纤维为增强集剂，热固性树脂为粘结剂有较高的强度和疲劳强度，常用于制作轴承、齿轮等零件 ） 7、碳纤维复合材料具有优良的减磨性，耐蚀性，但热导性较差 ） 8、用酚醛塑料制造的电器开关壳体，废品经磨碎后可重新使用 ）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 9、氮化硅陶瓷材料制成的陶瓷纤维活塞耐磨性好，可以有效地防止铝合金活塞由于热膨胀系数大而产生的“冷敲热拉”现象。
） 10、复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质相同的物质经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料 ） 三、填空题三、填空题三、填空题三、填空题 1、根据用途不同陶瓷可分为————陶瓷和 ———— 陶瓷两类 2、机械工程中常用的非金属材料主要有 ———— 材料、 ———— 材料和复合材料等三大类 3、橡胶是以————为主要原料，加入适量———— 剂而制成的高分子材料 4、常用的工程塑料有———— 和 ———— 两大类 5、生产上常用的橡胶材料有 ———— 、 ———— 和 ———— 6、陶瓷的组织结构非常复杂，一般由 ———— 、 ———— 和气相组成授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 7、汽车摩擦材料主要由 ———— 、粘结剂和 ———— 所组成 8、碳纤维增强复合材料是以———— 或其织物为增强相，以 ———— 、 ———— 陶瓷等为粘结剂而制成的 9、常用复合材料有———— 、 ———— 和———— 三类 10、常见的颗粒复合材料 ———— 和———— 有两类 四、讨论题四、讨论题四、讨论题四、讨论题 调查一种型号的轿车采用了哪些非金属材料，各用在什么部位?授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第四章 汽车零件损伤与检验分类第四章 汽车零件损伤与检验分类学习目的：学习目的：学习目的：学习目的： 了解汽件零部件磨损的成因及规律。
学会汽件零件检验方法和准确分类学习要求：学习要求：学习要求：学习要求： 掌握摩擦、磨损、变形和疲劳性损伤的基本概念 能熟练地将各种零件的损伤判断用于故障成因分析 对零件的检验方法能够运用于实践授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第一节 汽车零件的摩擦第一节 汽车零件的摩擦 一、摩擦的概念一、摩擦的概念一、摩擦的概念一、摩擦的概念 两物体相对运动时，其接触表面之间产生运动阻力的现象称为摩擦该阻力称为摩擦力 二、摩擦的种类二、摩擦的种类二、摩擦的种类二、摩擦的种类 按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦四类 1 1 1 1．干摩擦．干摩擦．干摩擦．干摩擦 摩擦表面间无任何润滑介质隔开时的摩擦称为干摩擦 在干摩擦状态下，两零件相互接触时，其接触面间将产生分子的相互吸引及凹凸点的相互嵌合，如图4-1所示授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2．液体摩擦．液体摩擦．液体摩擦．液体摩擦 两摩擦表面被润滑油完全隔开时的摩擦称为液体摩擦。
3 3 3 3．边界摩擦．边界摩擦．边界摩擦．边界摩擦 两摩擦表面被一层极薄的润滑油边界膜隔开时的摩擦称为边界摩擦 边界摩擦时，零件表面的边界膜是润滑油中的极性分子靠物理吸附和电子交换在零件表面上形成的一层定向排列的分子栅，如图4-2所示它既不是液体，也不是固体，通常只有几个分子厚 4 4 4 4．混合摩擦．混合摩擦．混合摩擦．混合摩擦 两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦混合存在时的摩擦称为混合摩擦授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第二节 汽车零件的磨损第二节 汽车零件的磨损 一、磨损的概念一、磨损的概念一、磨损的概念一、磨损的概念 零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象称为磨损 二、磨损的分类二、磨损的分类二、磨损的分类二、磨损的分类 磨损是一个相当复杂的过程，根据零件磨损原理的不同，磨损可分为：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损四类 1 1 1 1．磨料磨损．磨料磨损．磨料磨损．磨料磨损 摩擦表面间存在硬质颗粒所引起的磨损，称为磨料磨损 2 2 2 2．粘着磨损．粘着磨损．粘着磨损．粘着磨损 由于摩擦表面间接触点的粘着作用，使零件表面的金属发生转移而引起的磨损，称为粘着磨损。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 3 3 3 3．疲劳磨损．疲劳磨损．疲劳磨损．疲劳磨损 在交变接触应力的作用下，零件表层产生疲劳剥落的现象称为疲劳磨损 纯滚动及滚动与滑动并存的摩擦表面，是在周期性变化的接触压应力的作用下工作的交变接触载荷的反复作用将使零件表层因反复的弹性及塑性变形而疲劳，导致零件表层的薄弱部位首先产生微裂纹随后，微裂纹沿着与零件表面呈锐角（最大切应力方向）的方向扩展同时，当润滑油浸入裂纹内部时，若零件的滚动方向与裂纹的方向一致，当滚动体封闭裂纹口时，堵在裂纹里的润滑油在滚动挤压力的作用下，对裂纹有劈开的作用，使裂纹的扩展速度加快，如图4-4所示当裂纹扩展到一定程度后，便从零件表层剥落下来，在零件表面上形成点状或片状凹坑，成为疲劳磨损（点蚀）授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 4 4 4 4．腐蚀磨损．腐蚀磨损．腐蚀磨损．腐蚀磨损 零件摩擦表面由于外部介质的化学及电化学作用而引起的磨损，称为腐蚀磨损腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损、电化学腐蚀磨损、微动磨损和穴蚀四种状态 1）化学腐蚀磨损 由于金属直接与外部介质发生化学反应而引起磨损称为化学腐蚀磨损。
2）电化学腐蚀磨损 由于金属在外部介质中发生电化学反应而引起的磨损称为电化学腐蚀磨损 3）微动磨损 零件的过盈配合部位在交变载荷或振动的作用下所发生的磨损称为微动磨损 4）穴蚀 与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击高压所引起的疲劳剥落现象称为穴蚀授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 三、影响汽车零件三、影响汽车零件三、影响汽车零件三、影响汽车零件磨损的因素及磨损规律磨损的因素及磨损规律磨损的因素及磨损规律磨损的因素及磨损规律 1 1 1 1．影响汽车零件磨损的．影响汽车零件磨损的．影响汽车零件磨损的．影响汽车零件磨损的因素因素因素因素 1）材料性质的影响 2）加工质量的影响 零件的加工质量主要是指其表面粗糙度和几何形状误差 3 3）工作条件的影响）工作条件的影响 工作条件主要是指零件工作时的润滑条件、滑动速度、单位压力及工作温度等授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2 2 2 2、汽车零件的磨损规律、汽车零件的磨损规律、汽车零件的磨损规律、汽车零件的磨损规律 零件的磨损是不可避免的，工作条件不同引起零件磨损的原因也就有所不同，但各种零件的磨损却都具有一定的共同规律。
这种规律称为零件的磨损特性遵循该磨损规律的曲线称为磨损特性曲线，如图4-7所示由图中可以看出，零件的磨损可分为以下三个阶段： 第一阶段为磨合期（曲线O＇a） 第二阶段为正常工作期（曲线ab） 第三阶段为极限磨损期（曲线b点以后） 由图中可知，降低磨合期的磨损量，减缓正常工作期的磨损，推迟极限磨损期的来临，可延长零件的使用寿命，如图4-7中虚线所示授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第三节 汽车零件的变形和疲劳第三节 汽车零件的变形和疲劳 一、汽车零件的变形一、汽车零件的变形一、汽车零件的变形一、汽车零件的变形 1 1 1 1．零件变形的危害．零件变形的危害．零件变形的危害．零件变形的危害 汽车零件的变形，特别是各总成基础件的变形将导致各零件正常的配合性质被破坏，润滑条件变差，并产生一定的附加载荷，使零件的磨损加剧，使用寿命降低，甚至导致各零件不能正常运动 2 2 2 2．零件变形的原因．零件变形的原因．零件变形的原因．零件变形的原因 1）残余内应力的影响 2）外载荷的影响 3）温度的影响 4）使用及维修的影响授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 二、汽车零件的疲劳二、汽车零件的疲劳二、汽车零件的疲劳二、汽车零件的疲劳 零件在较长的时间内由于交变载荷的作用，性能变坏，甚至产生断裂的现象称为疲劳。
汽车上零件的裂纹及断裂，绝大多数是由疲劳引起的 1 1 1 1．零件疲劳的原因．零件疲劳的原因．零件疲劳的原因．零件疲劳的原因 零件在交变载荷作用下的疲劳，主要是由于应力集中引起的 2 2 2 2．零件疲劳断裂的特点．零件疲劳断裂的特点．零件疲劳断裂的特点．零件疲劳断裂的特点 零件的疲劳断裂不同于静载荷作用下的断裂，它是在疲劳裂纹扩展到一定程度后突然发生的其断裂面可分为明显地两个区域，如图4-8所示 （1）疲劳裂纹区 （2）最后断裂区授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@第四节 零件的检验分类第四节 零件的检验分类 一、零件的检验一、零件的检验一、零件的检验一、零件的检验 对零件进行检验的方法有许多，可分为检视法、测量法和探伤法三类 1 1 1 1．检视法．检视法．检视法．检视法 检视法是指由检验人员通过感官掌握零件的损伤情况，并根据经验判断零件是否可用 2 2 2 2．测量法．测量法．测量法．测量法．． 测量法是指利用量具或测量仪器测出零件的现有尺寸及形位公差值，与技术标准所规定的容许使用值进行对比，确定零件能否继续使用。
3 3 3 3．探伤法．探伤法．探伤法．探伤法 探伤法主要是对零件表面的微细裂纹及内部隐伤进行检验生产中常用的探伤方法有磁力探伤、浸油敲击、荧光探伤、超声波探伤及水压试验等授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 生产中常用的探伤方法有磁力探伤、浸油敲击、超声波探伤等 1）磁力探伤 磁力探伤由于检验准确、迅速而被广泛采用，其原理是：将被检验的零件置于电磁场中，使零件被磁化如果零件表面或内部存在裂纹、孔隙等缺陷，磁力线通过被检验的零件时，在磁阻较大的缺陷部位将发生偏散或被中断，从而形成磁极，如图4-9所示授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2）浸油敲击法 浸油敲击法检验是先将零件放入煤油或柴油中浸泡片刻，取出后将表面擦干，撤上一层白粉，然后用小锤轻轻敲击零件的非工作面，如果零件表面有裂纹，浸入裂纹中的油便会因受振动而被挤出，使裂纹处白粉变黄 二、零件的分类二、零件的分类二、零件的分类二、零件的分类 根据检验结果，零件可分为可用零件、需修零件和报废零件三类可用零件是指符合修理技术标准，可以继续使用的零件；需修零件是指不符合修理技术标准，但通过修理能使其符合技术标准且经济合算的零件；报废零件是指不符合修理技术标准且无法修理或无修理价值的零件。
授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@复习试题复习试题 一、选择题一、选择题一、选择题一、选择题 1、在汽车机械部件的实际工作中，零件在、在汽车机械部件的实际工作中，零件在———— 状态下工状态下工作 A、干摩擦、干摩擦 B、液体摩擦、液体摩擦 C、边界摩擦、边界摩擦 D、混合摩擦、混合摩擦 2、降低磨损中、降低磨损中———— 阶段的磨损量可延长零件使用寿命阶段的磨损量可延长零件使用寿命 A、正常工作期、正常工作期 B、极限磨损期、极限磨损期 C、磨合期、磨合期 3、水压试验属于零件检验中的、水压试验属于零件检验中的———— A、检视法、检视法 B、测量法、测量法 C、探伤法、探伤法 二、填空题二、填空题二、填空题二、填空题 1、按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为、按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为 ————、、 ———、、 ———— 、、 ———— 等四类授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室zhubob@ 2、零件的磨损主要分为、零件的磨损主要分为———— 、、 ———— 、、 ———— 、、 ———— 四类。
四类 3、、———————————————叫穴蚀 4、零件的磨损主要分为、零件的磨损主要分为———— 、、 ———— 、、 ———— 三个阶段三个阶段 5、对零件的检修主要有、对零件的检修主要有 ———— 、、 ———— 、、 ———— 三三类方法根据检验结果，零件可分类方法根据检验结果，零件可分 ———— 、、 ———— 、、 ———— 三类 三、简答题三、简答题三、简答题三、简答题 1、摩擦的概念是什么？简述常见的四种摩擦方式摩擦的概念是什么？简述常见的四种摩擦方式 2、磨损的概念是什么？简述常见的四种磨损方式磨损的概念是什么？简述常见的四种磨损方式 3、简述影响汽车零件磨损的因素有哪些？、简述影响汽车零件磨损的因素有哪些？ 4、简述零件变形和疲劳的原因简述零件变形和疲劳的原因授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 。