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汽车机械基础项目一项目一汽车常用金属材料和非金属材料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:Wc0.25%；中碳钢:0.25%Wc0.6%；高碳钢:WcO.60%。2.按质量分(主要根据有害杂质疏、磷的多少)普通碳素钢:WS0.05%，WP0.045%；优质碳素钢:WS、WP0.035%；高级优质碳素钢:WS0.02%，WP0.03%。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。任务一碳素钢的分类、牌号与用途二、碳素钢的牌号、性能及主要用途1.碳素结构钢碳素结构钢的规定牌号有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五类，如Q235-AF，表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢。2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数表示，这两位数表示该钢的平均含碳量的万分数，例如，45表示含碳量0.45%的优质碳素结构钢，08表示含碳量0.08%的优质碳素结构钢。优质碳素结构钢根据钢中含锰量的不同,又分为普通含锰量钢(Mn含量:0.35%0.70%)和较高含锰量钢(Mn含量:0.70%1.20%)两组,较高含锰量钢在牌号后面标出锰元素符号“Mn”。3.碳素工具钢碳素工具钢简称碳工钢，碳素工具钢的牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母开头“T”及后面的阿拉伯数字表示，其数字表示钢中平均含碳量的千分数，例如T8表示平均含碳量为0.80%的碳素工具钢。任务二合金钢的分类、牌号及用途一、合金钢的分类1.按其合金元素总含量的多少可分为以下三种低合金钢：合金元素总含量5.0%；中合金钢：合金元素总含量5.0%10.0%；高合金钢：合金元素总含量10.0%。2.按用途分类可分为以下三种合金结构钢：用于制造各种机械零件和工程结构件；合金工具钢：用于制造各种工具；特殊性能钢：是指具有一些特殊性能的钢。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普通质量低合金钢，WS0.045%，WP0.045%。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。特殊质量低合金钢，WS0.020%，WP0.020%。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。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。(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。任务二合金钢的分类、牌号及用途三、合金结构钢三、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(Wc0.25%)，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。任务二合金钢的分类、牌号及用途三、合金结构钢三、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。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项目二静力学基础知识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)。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。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。任务二分析绘制受力图一、约束与约束反力一个物体的运动受到周围物体的限制时，这种限制称为约束。注意约束是物体，而不是力，重物受到绳子的限制，绳子是重物的约束，重力是重物的主动力，而绳子对重物的作用力则是重物所受的约束反力。任务二分析绘制受力图工程中常见的几种约束及其约束反力：1.柔性约束2.光滑接触面约束3.光滑铰链约束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(Nm)或千牛米(kNm)。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)力偶的等效性任务三力偶和力矩的计算4.平面力偶系的合成与平衡作用于同一物体上的两个或两个以上力偶组成的力系称为力偶系。若力偶系中各力偶均作用在同一平面，则称为平面力偶系。（1）平面力偶系的合成（2）平面力偶系的平衡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（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。即任务四力系的分析与计算2)平面平行力系的平衡方程作用线分布在同一平面内，且互相平行的力系，称为平面平行力系。它是平面任意力系的特殊情形。如选轴与力系中各力相平行，如图2.30所示。因此，平面平行力系独立的平衡方程只有两个任务四力系的分析与计算3考虑摩擦时的平衡问题（1）滑动摩擦力滑动摩擦力又分为静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。任务四力系的分析与计算3考虑摩擦时的平衡问题（2）摩擦角、自锁（3）考虑摩擦的平衡问题虑摩擦的平衡问题仍可应用平衡方程求解，其解题方法与不考虑摩擦时的平衡问题基本相同。任务四力系的分析与计算二、空间力系空间力系是物体受力的最一般情况，力系中各力的作用线不在同一平面内，这种力系称为空间力系。1力在空间坐标轴上的投影（1）直接投影法（2）二次投影法任务四力系的分析与计算2.空间力系的平衡条件（1）空间汇交力系的合成（2）空间汇交力系的平衡方程（3）空间任意力系的平衡方程3.空间力系问题的平面解法在机械工程中，常把空间的受力图投影到三个坐标平面。分别列出它们的平衡方程，同样可解出所求的未知量。这种将空间任意力系的平衡问题转化为三个平面力系的平衡问题来解决的方法，称为空间问题的平面解法。本法特别适合于解决轮轴类物体的空间受力平衡问题。项目三项目三材料力学基础知识材料力学基础知识学习目标：1.了解构件的承载能力和变形的基本形式；2.掌握拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转及平面弯曲、应力与许用应力的概念；3.熟悉轴向拉伸与压缩强度条件、剪切与挤压强度条件；4.会分析扭矩和绘制扭矩图，能进行圆轴扭转及梁的弯曲时应力计算和强度校核。任务一理解材料力学基本概念一、变形体及其基本假设1.均匀连续性假设2.各向同性假设任务一理解材料力学基本概念二、杆件变形的基本形式1.轴向拉伸和压缩2.剪切3.扭转4.弯曲任务一理解材料力学基本概念三、内力、截面法和应力1.内力2.截面法3.应力任务二拉压杆的强度校核一、轴向拉伸和压缩的概念任务二拉压杆的强度校核二、拉压杆横截面上的轴力、应力计算1.轴力2.横截面上的应力三、拉(压)杆的强度计算1.许用应力及安全系数2.强度计算利用强度条件，可以解决以下三类问题：(1)校核强度根据杆件的材料、尺寸、许用应力及所受的外力，检验其是否满足强度条件的要求，即检验杆件是否安全可靠。(2)截面设计如果已知杆件所受外力和许用应力，根据强度条件，可以确定杆件所需横截面面积，然后根据所需截面形状设计截面的几何尺寸。(3)确定承载能力如果已知杆件尺寸和许用应力，根据强度条件可以确定该杆件所能承受的最大轴力，然后根据静力学关系，确定构件的承载能力。任务二拉压杆的强度校核四、拉（压）杆的变形1.变形和应变2.泊松比对于同一种材料，在比例极限内，其横向相对变形与纵向相对变形成正比关系，而符号则相反。把横向相对变形与纵向相对变形比值的绝对值叫泊松比3.胡克定律五、压杆稳定的概念要提高压杆的稳定性，可从以下几个方面考虑。1.合理选用压杆材料细长杆的临界应力与材料的弹性模量成正比，选用弹性模量值高的材料可以提高压杆的稳定性。2.合理选择截面形状在截面面积一定的情况下，尽可能将材料分布在远离形心处，可提高压杆的稳定性，如选择空心截面、型钢等，如图3.22所示，都是有效的措施。3.减小压杆的长度在条件允许的情况下，尽可能减小压杆的长度，以提高其稳定性。4.改善约束条件压杆的临界力与压杆约束形式有关，压杆两端的支承越稳定，其稳定性越好。因此，对于细长杆，应尽可能选用刚性联接或较紧密的配合。任务三剪切与挤压实用计算一、剪切的概念和实用计算1.剪切的概念2.剪切的实用计算（1）内力与应力计算（2）抗剪强度条件任务三剪切与挤压实用计算二、挤压的概念和实用计算1.挤压的概念构件受剪切作用的同时，由于构件之间互相接触而且压紧，所以往往还伴随着挤压，从而使构件出现局部变形，这种现象称为挤压，产生挤压变形的接触面称为挤压面。任务三剪切与挤压实用计算二、挤压的概念和实用计算2.挤压的实用计算(1)挤压应力(2)抗挤压强度条件任务四圆轴扭转强度和刚度的计算一、扭转的概念二、外力偶矩、扭矩和扭矩图1.外力偶矩2.扭矩任务四圆轴扭转强度和刚度的计算二、外力偶矩、扭矩和扭矩图3.扭矩图任务四圆轴扭转强度和刚度的计算三、圆轴扭转时的应力和变形1.圆轴扭转时横截面上的应力(1)切应力分布规律(2)最大切应力的计算2.截面的极惯性矩和抗扭截面系救的计算3.圆轴扭转时的变形四、圆轴扭转时强度和刚度的计算1.强度条件2.刚度条件任务五梁弯曲时的强度计算一、弯曲的概念任务五梁弯曲时的强度计算二、梁弯曲时横截面上的内力、弯矩图1.梁弯曲时横截面上的内力剪力和弯矩梁横截面上的内力计算，仍然采用截面法。2.弯矩图三、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3.正应力的计算公式四、梁弯曲时的强度计算等截面梁弯曲时的最大正应力发生在弯矩最大的截面上离中性轴最远处，这个截面称为危险截面。五、梁变形的概念梁在外力的作用下，除了满足强度条件外，还要使其弯曲变形不能过大，以保证构件能正常工作。任务六组合变形的强度计算一、组合变形的概念二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形的强度计算三、弯曲与扭转组合变形的强度计算项目四项目四机构机构学习目标：1.了解机构的组成、机构传动的类型；2.掌握机构具有确定运动的条件；3.会绘制机构运动简图。任务一机构的组成及平面机构运动筒图绘制一、机构的组成与分类机构是具有确定的相对运动构件的组合。构件在机构中具有独立运动的特性，它是机构的运动单元。零件是机器中最小的制造单元。为了结构和工艺的需要，构件既可以由若干个零件刚性地联接成一个整体，也可以是独立运动的零件。如图4.1a所示，内燃机曲柄连杆机构中包含活塞(滑块)、连杆、曲轴(曲柄)和气缸（机架)等构件，原动件活塞3作直线往复移动，通过连杆2带动曲轴1作连续转动。其中连杆构件是由连杆体5、连杆盖7、螺栓6和螺母8等零件刚性联接所组成的，如图4.1b所示。任务一机构的组成及平面机构运动筒图绘制二、运动副及其分类在机构中，若两个构件之间既相互直接接触，又具有一定的相对运动，形成一种可动的联接称为运动副。机构中各个构件之间的运动和力的传递，都是通过运动副来实现的。因此，机构也是由运动副联接而成的具有确定相对运动的构件系统。任务一机构的组成及平面机构运动筒图绘制二、运动副及其分类在机构中，若两个构件之间既相互直接接触，又具有一定的相对运动，形成一种可动的联接称为运动副。机构中各个构件之间的运动和力的传递，都是通过运动副来实现的。因此，机构也是由运动副联接而成的具有确定相对运动的构件系统。任务一机构的组成及平面机构运动筒图绘制三、平面机构运动筒图机构运动简图的绘制方法和步骤如下：1)分析机构的组成；2)分析构件间的相对运动和接触情况，确定运动副的类型和数目；3)选择能清楚地表达各构件间运动关系的视图平面；4)选择比例尺，绘制机构运动简图。任务二平面机构运动特性分析一、自由度与约束自由度是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动时皆有6个自由度，即在直角坐标系内沿轴、轴和轴的移动以及绕轴、轴和轴的转动，共计6个独立运动。而对于一个作平面运动的构件，则只有3个自由度，如图4.6所示，自由构件M可以在平面内绕任一点转动，也可以沿轴或轴方向移动。当一个构件与其他构件组成运动副后，构件的某些独立运动就要受到限制，自由度减少。这种对构件独立运动的限制称为约束。两个构件之间相对约束的数目和性质取决于其构成运动副的类型。任务二平面机构运动特性分析二、平面机构自由度的计算1.机构自由度的计算公式机构的自由度是指机构相对于机架所具有的独立运动参数的数量，它取决于组成机构的活动构件的数目、运动副的类型和数目。2.机构自由度计算中特殊情况的处理在计算平面机构自由度时，有些特殊情况需要进行分析处理。1)复合铰链2)局部自由度3)虚约束任务二平面机构运动特性分析三、平面机构具有确定运动的条件平面机构具有确定运动的充要条件为：机构自由度大于0，且原动件数目等于机构的自由度。四、机构传动的类型与用途1.机构传动的类型根据传动原理的不同，机构传动可分为推压传动、摩擦传动和啮合传动三类。其根据传动的速比能否改变，机构传动可分为固定速比传动、可调速比传动和变速速比传动。2.机构传动的用途1)将原动件输入的速度减低或增高后输出，以适应执行件的需要。2)采用变速传动来满足执行件经常变速的要求，或执行件要求的运动规律。3)将原动件输入的转矩变换为执行件需要的转矩和动力。4)实现由一个或多个原动件驱动若干个速度不同或相同的执行件。任务三凸轮机构运动分析一、凸轮机构的组成、特点及类型1.凸轮机构的组成及特点凸轮机构是由凸轮、从动杆、机架以及附属装置所组成的高副机构。当凸轮连续转动时，由于其轮廓曲线上各点具有不同大小的向径，通过其曲线轮廓与从动件之间的高副接触，推动从动杆，使其按所预定的规律进行往复运动。凸轮机构的优点是：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预期的运动规律，而且其结构简单、紧凑，运动可靠。因此，凸轮机构广泛应用于各种机械、仪器以及自动控制装置之中。凸轮机构的缺点是：由于凸轮轮廓与从动杆之间为点接触或线接触，故压强较大，容易磨损，而且凸轮轮廓曲线的加工比较困难，所以凸轮机构多用于要求精确实现比较复杂的运动规律而传力并不大的场合。任务三凸轮机构运动分析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3)圆柱凸轮机构（2）按从动件的形状分类1)尖顶从动件2)滚子从动件3)平底从动件任务三凸轮机构运动分析二、凸轮传动机构常用的运动规律1.凸轮传动的工作过程2.常用的从动件运动规律（1）等速运动规律凸轮以等角速度转动时，从动件在上升或下降的速度为常数，这种运动规律为等速运动规律。（2）等加速等减速运动规律从动件在一个推程中，前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，其加速度的绝对值相等且为常数，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。（3）余弦加速度运动规律这种运动规律的加速度是按余弦曲线变化的，也称为简谐运动规律。从动件作简谐运动时，其速度和加速度曲线对无间歇的往复运动来说是光滑连续曲线，速度和加速度均为渐变，没有突变。此时既无刚性冲击，也无柔性冲击，故可用于高速凸轮机构。任务三凸轮机构运动分析二、凸轮传动机构常用的运动规律2.常用的从动件运动规律任务三凸轮机构运动分析三、盘形凸轮机构的设计1.反转法作图原理2.作图方法3.用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项任务三凸轮机构运动分析三、盘形凸轮机构的设计1.反转法作图原理2.作图方法3.用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项任务三凸轮机构运动分析三、盘形凸轮机构的设计1.反转法作图原理2.作图方法3.用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项任务三凸轮机构运动分析三、盘形凸轮机构的设计1.反转法作图原理2.作图方法3.用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项项目五项目五带传动与链传动带传动与链传动学习目标：1.了解带传动、链传动的工作原理、特点、类型；2.具备普通V带传动和链传动的设计能力和维护能力。任务一带传动的主要类型与应用一、带传动结构与原理1.带传动的工作原理带传动是由主动带轮，从动带轮和传动带组成，如图5.1所示。带传动是靠摩擦力工作的，常用于减速装置。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，因此传动平稳，无噪声；(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑，从而可以避免其他零件的损坏，起到安全保护的作用。但传动效率低，带的使用寿命短，轴、轴承承受的压力较大；(3)结构简单，制造和安装精度要求低，使用维护方便；(4)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。任务一带传动的主要类型与应用一、带传动结构与原理3.带传动的主要类型与应用根据工作原理的不同，带传动分为摩擦型和啮合型两大类。带传动按照带截面形状的不同以及原理不同常分以下几类：(1)平带传动(2)V带传动(3)圆带传动(4)同步带传动任务一带传动的主要类型与应用二、V带和V带轮1.V带的结构和标准V带由包布、顶胶、抗拉体和底胶等四部分组成，其结构如图5.3所示。任务一带传动的主要类型与应用二、V带和V带轮2.V带轮的结构V带轮结构一般由轮缘、轮辐(腹板)和轮毂三部分组成。如图5.4所示为V带轮的结构。任务二V带传动的工作能力分析一、带传动的受力分析二、传动带工作时的应力分析三、带传动的运动分析四、单根V带的基本额定功率任务三V带传动的设计计算一、V带设计步骤和计算方法1.选择V带型号2.确定带轮的基准直径、验算带的速度3.确定中心距和带的基准长度5.计算单根V带的初拉力6.计算带作用于轴上的力7.V带轮的设计任务三V带传动的设计计算二、V带传动的使用与维护1.V带传动的张紧装置2.V带传动的安装与维护注意事项注意事项(1)安装时，主动带轮与从动带轮的轮槽应对正。(2)为了便于传动带的装拆，带轮应布置在轴的外伸端。(3)传动带在带轮轮槽中有正确的位置，才能充分发挥带传动的传动能力。(4)带传动装置应有防护罩，以免发生意外事故和保护带传动的工作环境。(5)带传动不应和酸、碱、油接触，工作温度不宜超过600C。任务四链传动应用一、链传动的组成及其特点链传动由链轮和跨绕两个或两个以上链轮的闭合链条组成，如图5.11所示。链轮上制有特殊齿形的齿，通过轮齿与链节相啮合而进行传动。链传动是一种以链条作中间挠性件的啮合传动。与带传动相比、链传动的优点是：没有滑动，能保持准确的平均传动比；结构比较紧凑，不需很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；效率比带传动高，且对工作条件要求较低。其主要缺点是从动链轮瞬时转速不均匀，高速运转时不如带传动平稳，且有噪声。链传动主要用于要求平均传动比准确，而且两轴间相距较远，工作条件恶劣(如温度较高，灰尘大，湿度高等)不宜采用带传动和齿轮传动的场合。任务四链传动应用二、链与链轮链传动所用的链条种类很多，常用的套筒滚子链如图5.12所示。它由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。滚子与套筒间及销轴与套筒间均为可动的间隙配合，而套筒与内链板、销轴与外链板间则用过盈配合固联，这样可使链节与链轮啮合传动时，滚子在链轮的齿间滚动，以减少链与轮齿的磨损。任务四链传动应用三、链传动的失效形式在正常的安装和润滑情况下，链传动的主要失效形式有以下几种。1.链板的疲劳破坏2.链条铰链的磨损3.销轴与套筒的胶合4.链条的拉断四、链传动的润滑为了减少链条铰链的磨损、延长使用寿命，链传动应保持良好的润滑。良好的润滑能缓和冲击、减少磨损,延长使用寿命。任务四链传动应用五、链传动的布置有水平布置、倾斜布置和垂直布置。其中，水平布置最好，应尽量避免垂直布置。链传动布置时要考虑的原则有：1.两条轮轴线应平行，两链轮端面应位于同一铅垂平面内。2.应使链条紧边在上，松边在下，以免松边垂度过大时干扰链与轮齿的正常啮合。六、链传动的张紧链传动靠链条和链轮的啮合传递运动和转矩，不需要很大的张紧力。链传动张紧的目的是为了避免链条磨损后，链节距伸长而使松边产生振动、跳齿和脱链。链传动的张紧方法有：1.通过调整链轮中心距来张紧链条。2.采用张紧轮张紧，张紧轮常设在链条松边的内侧或外侧，如图5.15所示。3.拆除12个链节，缩短链长，使链张紧。项目六项目六齿轮传动齿轮传动学习目标：1.了解齿轮传动的类型和应用特点；2.理解渐开线的性质和渐开线齿廓的啮合特点；3.知道直齿圆柱齿轮的主要参数并能进行几何尺寸的计算；4.会分析齿轮的失效形式；5.了解齿轮常见的加工方法、根切现象产生的原因和避免根切现象所采取的措施。任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动一、齿轮传动的分类、特点及齿廓啮合基本定律1.齿轮传动的分类任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动一、齿轮传动的分类、特点及齿廓啮合基本定律2.齿轮传动的特点齿轮传动的主要特点是：瞬时传动比(两齿轮瞬时角速度之比)恒定、传递功率的范围大（可达105KW）、效率高(0.920.98)；寿命长；结构紧凑，工作可靠性高；传递空间位置两轴间的运动以及功率和速度适用范围广等。但齿轮传动的制造和安装精度要求高、成本高；不适宜用于中心距较大的传动。3.齿廓啮合基本定律任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动二、渐开线直齿圆柱齿轮及其传动1渐开线的形成和性质2.渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动二、渐开线直齿圆柱齿轮及其传动3.渐开线齿廓啮合的特点（1）渐开线齿轮中心距的可分性（2）啮合角为定值4.渐开线齿轮各部分的名称和几何尺寸（1）齿轮各部分的名称（2）基本参数任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动三、渐开线直齿圆柱齿轮的传动1.渐开线齿轮正确啮合条件2.中心距和啮合角3.连续性条件和重合度.齿条与齿轮传动任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动三、渐开线直齿圆柱齿轮的传动1.渐开线齿轮正确啮合条件2.中心距和啮合角3.连续性条件和重合度.齿条与齿轮传动任务一认知渐开线开线直齿圆柱齿轮参数及其传动四、根切现象和最少齿数任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算一、圆柱齿轮的结构1.齿轮轴2.实心式齿轮任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算一、圆柱齿轮的结构3.腹板式齿轮任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算一、圆柱齿轮的结构4.轮辐式齿轮5.镶圈式齿轮6.剖分式齿轮任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算二、圆柱齿轮的精度1.精度等级2.公差级3.精度等级的选择4.齿轮精度的标注任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算1.轮齿受力分析2.齿面接触疲劳强度计算3.齿根弯曲疲劳强度计算任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算4.齿轮的许用应力5.齿轮传动主要参数的选择任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算任务三认知斜齿圆柱齿轮及圆锥齿轮传动一、斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特点任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算任务三认知斜齿圆柱齿轮及圆锥齿轮传动二、斜齿圆柱齿轮的参数三、斜齿圆柱齿轮的当量齿数四、斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件任务二直齿圆柱齿轮的结构、精度和强度计算任务三认知斜齿圆柱齿轮及圆锥齿轮传动五、直齿圆锥齿轮传动项目七项目七蜗杆传动蜗杆传动学习目标：1.了解蜗杆传动类型、参数；2.掌握蜗杆传动正确啮合条件；3.能对蜗杆进行相关参数测定及尺寸的计算、熟悉维护措施。任务一认知蜗杆传动的基本参数一、蜗杆传动的特点与类型1.蜗杆传动的特点2.蜗杆传动的类型任务一认知蜗杆传动的基本参数二、蜗杆传动的基本参数1.模数、压力角与正确啮合条件2.蜗杆分度圆直径与蜗杆直径系数任务一认知蜗杆传动的基本参数二、蜗杆传动的基本参数3.蜗杆导程角4.传动比、蜗杆头数和蜗轮齿数5.蜗杆与蜗轮的转向关系任务一认知蜗杆传动的基本参数三、蜗杆传动的基本尺寸计算在标准蜗杆传动的设计中，一般是先根据给定的传动比，选择蜗杆头数和蜗轮齿数,再按强度条件来确定模数和蜗杆分度圆直径(或蜗杆直径系数)，最后根据表7-3计算出蜗杆和蜗轮的基本尺寸。任务二涡轮蜗杆材料选用与结构设计一、蜗杆与蜗轮的材料蜗杆常用材料主要是中碳钢、中碳合金钢和低碳合金钢。对重要的传动，可用20Cr、20CrMnTi等渗碳淬火，齿面硬度为5863HRC；也可用45、40Cr、35SiMn等经表面淬火至硬度为4555HRC。对一般蜗杆，可采用45钢经调质处理，齿面硬度270HBS。蜗轮的常用材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜和灰铸铁等。二、蜗杆与蜗轮的结构任务二涡轮蜗杆材料选用与结构设计二、蜗杆与蜗轮的结构任务二涡轮蜗杆材料选用与结构设计三、蜗杆传动的精度等级与标记国家标准对蜗杆传动的各项公差项目均规定了12个精度等级，其中，第1级的精度最高，第12级的精度最低。由于加工设备及其他原因，常用的精度等级为69级。蜗杆的标记内容包括：蜗杆的类型(ZA、ZI、ZN、ZK)，模数，分度圆直径，螺旋方向(右旋R或左旋L)，头数。蜗轮的标记内容包括：相配蜗杆的类型、模数、齿数。蜗杆传动的标记方法用分式表示，其中分子为蜗杆的代号，分母为蜗轮的齿数。例如，模数为10mm，分度圆直径为90mm，头数为2的右旋普通圆柱蜗杆与齿数为80的蜗轮组成的蜗杆传动。蜗杆标记为：蜗杆ZAl090R2蜗轮标记为：蜗轮ZAl080蜗杆传动的标记为：ZAlO90R2/80任务二涡轮蜗杆材料选用与结构设计四、蜗杆传动的润滑闭式蜗杆传动所用的润滑油的粘度和润滑方法，主要根据相对滑动速度和载荷类型进行选择，可参考表7-5。项目八项目八轮系传动轮系传动学习目标：1.了解轮系类型及功用；2.会计算轮系的传动比；3.掌握轮系传动典型应用。任务一认知轮系传动的类型与应用一、轮系的类型1.定轴轮系2.周转轮系3.混合轮系任务一认知轮系传动的类型与应用二、轮系的功用1.传递相距较远的两轴之间的运动和动力2.实现变速和转向任务一认知轮系传动的类型与应用二、轮系的功用3.获取大的传动比4.实现分路传动5.实现运动的分解与合成任务二轮系传动传动比的计算一、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.传动比的计算任务二轮系传动传动比的计算二、周转轮系的传动比计算任务二轮系传动传动比的计算三、混合轮系的传动比计算项目九项目九常用连接与支承常用连接与支承学习目标：1.掌握键连接、螺纹连接的类型、特点及应用；2.掌握轴和联轴器、轴承在汽车中的应用及维护保养方法；3.理解各类连接、支承的基本原理；4.会选用连接件、支承件。任务一认知键、销连接的类型与应用一、键连接的类型和应用1.平键连接2.半圆键连接任务一认知键、销连接的类型与应用一、键连接的类型和应用3.楔键连接4切向键连接5花键连接任务一认知键、销连接的类型与应用二、平键的尺寸选择和连接的强度校核1.平键的尺寸选择任务一认知键、销连接的类型与应用二、平键的尺寸选择和连接的强度校核2.键连接的失效形式及强度校核任务一认知键、销连接的类型与应用三、销连接1.圆柱销2.圆锥销3.槽销4.弹性圆柱销任务二认知螺纹连接类型及应用一、螺纹连接的类型1.螺栓连接(1)普通螺栓连接(2)铰制孔用螺栓连接2.双头螺柱连接3.螺钉连接4.紧定螺钉连接任务二认知螺纹连接类型及应用二、螺纹连接的预紧和防松1.螺纹连接的预紧2.螺纹连接的防松(1)摩擦力防松(2)机械防松(3)利用附加材料防松任务二认知螺纹连接类型及应用三、提高螺栓连接强度的措施1.避免附加弯曲应力2.减小应力集中3.改进工艺措施任务三汽车常用支承一、轴的功用、材料和结构1.轴的功用与分类(1)传动轴(2)心轴任务三汽车常用支承一、轴的功用、材料和结构1.轴的功用与分类(3)转轴任务三汽车常用支承一、轴的功用、材料和结构2.轴的材料(1)碳素结构钢常选用35、45、50等优质碳素结构钢，其中45钢应用最广。轻载或不重要的轴，可用Q235、Q275等普通碳素钢。(2)合金结构钢多用于要求重量轻及有特殊要求的轴。例如：采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢经渗碳淬火，以提高轴颈耐磨性；汽轮发电机转子轴，要求在高速、高温重载下工作，常采用27Cr2Mo1V、38CrMoA1A等合金结构钢。(3)球墨铸铁多用于制造外形较复杂的轴，如发动机中的曲轴。任务三汽车常用支承一、轴的功用、材料和结构3.轴的结构任务三汽车常用支承二、滚动轴承的类型及选择1.滚动轴承的类型及应用任务三汽车常用支承二、滚动轴承的类型及选择1.滚动轴承的类型及应用任务三汽车常用支承二、滚动轴承的类型及选择1.滚动轴承的类型及应用任务三汽车常用支承二、滚动轴承的类型及选择2.滚动轴承的代号(1)基本代号(2)前置、后置代号任务三汽车常用支承二、滚动轴承的类型及选择3.滚动轴承的选择(1)类型选择(2)精度选择(3)尺寸选择项目十项目十汽车液压传动汽车液压传动学习目标：1.熟悉液压传动的基本元件结构与工作过程；2.掌握液压基本回路组成、功能；3.熟悉液压系统在汽车上的应用。任务一认知液压传动的基本元件任务一认知液压传动的基本元件一、液压泵2.液压泵的主要工作参数(1)工作压力和额定压力1)工作压力2)额定压力3)最高允许压力(2)排量和流量1)排量在没有泄露的情况下，泵每转一周所排出的液体的体积。2)理论流量不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积。3)实际流量指泵（或马达）工作时实际输出的流量。4)额定流量（公称流量、铭牌流量）指泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的输出流量。5)瞬时流量泵