【文章內(nèi)容簡介】 平衡的車輪旋轉(zhuǎn)時會引起擺動和磨損。 C、常用設(shè)備：輪胎平衡機。 9）輪胎花紋的異常磨損：前輪輪胎偏磨。① 故障現(xiàn)象：輪胎的胎間磨損、胎冠磨損、輪胎一側(cè)磨損和羽片狀磨損；② 排除方法：正確調(diào)整車輪定位角，恰當(dāng)選擇前束。用子午線輪胎的汽車，前束應(yīng)比斜交胎的小。 10）輪胎胎冠磨損。① 故障現(xiàn)象：常出現(xiàn)在長距離高速行駛的驅(qū)動軸上；②排除方法：使驅(qū)動車輪適時地與非驅(qū)動車輪進行換位。 11）輪胎吃角磨損。① 故障現(xiàn)象：通常與輪胎周向成45度角也稱為對角線磨損，大多數(shù)情況下僅有一處對角線磨損，但也可能沿圓周形成多處對角線磨損。② 排除方法：適當(dāng)降低輪胎氣壓，可減小此種磨損，兩后輪的車輪定位角應(yīng)保持一致，如發(fā)生此種磨損，應(yīng)將輪胎換位至驅(qū)動輪上。 12）輪胎鋸齒形磨損。① 故障現(xiàn)象：花紋塊形成階梯型磨損。② 排除方法：對于單一運轉(zhuǎn)方向輪胎，改變輪胎旋轉(zhuǎn)方向。嚴(yán)重的必須兩輪交叉換位。汽車材料 一、汽車材料概述 汽車是一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)。通常，一輛汽車由約3萬個零部件組裝而成。 1）汽車零件按用途來分類: ① 通用零件：在各種機器中經(jīng)常使用的零件。如：螺栓、螺母；② 專用零件：僅在特定類型機器中使用的零件，如：活塞，曲軸。 2）材料是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)：汽車上每個零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。 3）據(jù)統(tǒng)計，汽車上的零部件采用了4千余種不同的材料加工制造。從汽車的設(shè)計、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護無一不涉及到材料。 4）現(xiàn)代汽車要滿足: 安全、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、。 二、汽車應(yīng)用材料的組成 1）汽車工程材料: (包括分類,性能,牌號,熱處理工藝及應(yīng)用)2）汽車運行材料：例1 典型零部件材料應(yīng)用：如發(fā)動機連桿、連桿瓦、小軸銅套、連桿螺栓等。例2 金屬材料在汽車零部件中的應(yīng)用：車架、車身骨架、整體車身等。 例3 非金屬材料在汽車零部件中的應(yīng)用：塑料、泡沫材料、膠木、玻璃、橡膠、皮革、高分子材料等。 汽車材料的應(yīng)用 以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量來換算：① 鋼材占汽車自重的55%60%；② 鑄鐵占5%12%；③ 有色金屬占6% ~10%；④ 塑料占8% ~12%，橡膠占4%，玻璃占3%；⑤ 其他材料（油漆、各種液體等）占6% ~ 12%。 三、汽車材料的展望 1）汽車工業(yè)發(fā)展的方向:汽車輕量化和減少污染2）汽車材料總的發(fā)展趨勢是：結(jié)構(gòu)材料中鋼鐵材料所占比例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料等新型材料的用量有所上升。 3）幾種新興材料簡介：① 鎂合金：密度低、比強度和比剛度較高。鎂、鋁合金和復(fù)合材料 —— 汽車輕量化的材料 —— 減少油耗；② 形狀記憶合金：應(yīng)用:豐田汽車的散熱器護攔活門，日產(chǎn)汽車?yán)鋮s風(fēng)扇離合器。 4）復(fù)合材料：玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）—— 強度高、耐腐蝕。 5）納米材料：顆粒直徑 ～100 納米（原子、分子尺度），具有卓越的性能和特殊功能，如：① 納米級銅不導(dǎo)電；② 納米冰柜可抑制細(xì)菌生長。 6）其他材料：① 超導(dǎo)材料；② 貯氫材料；③ 分離膜材料。④ 性能與應(yīng)用： a 超微外觀； b大體結(jié)構(gòu)； c納米人工骨；⑤ 例如：一張納米光盤將可記錄1000部電影。材料的性能 材料的性能包括使用性能和工藝性能。 1）使用性能：是指零部件在正常使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。 2）工藝性能：是指材料在被制成各種零部件的過程中適應(yīng)加工的性能。 3）對于金屬材料來講，工藝性能主要包括了鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能。 材料的力學(xué)性能 1）材料的力學(xué)性能：是指材料在外加荷載作用下所表現(xiàn)出來的性能。包括強度、塑性、硬度、韌度、疲勞強度及斷裂韌度等。 2）力學(xué)性能指標(biāo)：. 3）根據(jù)外加荷載的性質(zhì)，荷載分為：① 靜荷載；② 沖擊荷載；③ 交變荷載。 4）金屬材料 （受載）變形,分：① 彈性變形：荷載卸除后恢復(fù)原狀；② 塑性變形：荷載卸除后不能恢復(fù),也叫永久變形。 材料的拉壓試驗 拉壓實驗—拉壓圖—應(yīng)力應(yīng)變圖—力學(xué)性能（指標(biāo)）。 1）彈性：材料保持彈性變形的能力.（彈性模量，彈性極限）。 2）強度：指材料抵抗破壞（塑性變形或斷裂）的能力。 3）塑性：指材料在斷裂前產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力。 4）塑性材料：斷裂前有明顯的塑性變形，稱為塑性斷裂,塑性斷裂的斷口呈“杯錐”狀。如低碳鋼。5）脆性材料：在斷裂前未發(fā)生明顯的塑性變形，為脆性斷裂，斷口是平整的。如鑄鐵、玻璃等。6）拉伸試驗:根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料拉伸試驗》（GB2282008）規(guī)定，將材料制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在試驗機上加載拉伸至斷裂。不同類型的材料，反映出其所具有不同的抗拉性能特點。 材料的性能指標(biāo) 1）彈性模量：表征了材料抵抗彈性變形的能力，也稱之為剛度。彈性變形階段的應(yīng)力，為相應(yīng)的應(yīng)變，為拉伸曲線的斜率。 2)彈性極限：指材料在彈性變形階段所能承受的最大應(yīng)力。在實驗過程中試樣不產(chǎn)生塑性變形時的最大荷載，是試樣的原始橫截面積，表示材料保持彈性變形的最大應(yīng)力。 材料的強度指標(biāo) 1）屈服點：表示材料產(chǎn)生屈服時對應(yīng)的應(yīng)力。屈服點也稱為屈服強度。 試樣發(fā)生屈服變形時的荷載，為試樣原始橫截面積（mm2）。 2）抗拉強度：指試樣在拉伸過程中所能承受的最大應(yīng)力值。 試樣斷裂前所承受的最大荷載，是試樣的原始橫截面積(㎜2)。 3）抗拉強度：它是設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一，是工程技術(shù)上的主要強度指標(biāo)。 4）屈強比：是一個有意義的指標(biāo)。其比值越大，越能發(fā)揮材料的潛力。但是為了使用安全，該比值亦不宜過大，～。 5）比強度：它表征了材料強度與密度之間的關(guān)系。在考慮汽車輕量化的問題時，常常用到這個指標(biāo)。 材料的塑性指標(biāo) 1）伸長率：是指試樣拉斷后，標(biāo)距伸長量與原始標(biāo)距的百分比。試樣斷裂后的標(biāo)距（㎜），試樣的原始標(biāo)距（㎜），即：同一材料的伸長率與試樣尺寸有關(guān)。 2）斷面收縮率： 是指試樣拉斷后橫截面積的縮減量與原始橫截面積之比。試樣斷裂處的最小橫斷面積（㎜2），即：試樣的原始橫截面積(㎜2)。 硬度 材料抵抗其他硬物壓入其表面的能力。衡量材料軟硬程度 1）最常用的硬度試驗為：① 布氏硬度（HB）；② 洛氏硬度(HR)。 A、布氏硬度 測試原理：用一定大小的荷載P，把直徑為D的硬質(zhì)合金球壓入被測試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除荷載，移去壓頭，用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d。用荷載F除以壓痕的表面積所得的商，即為被測材料的布氏硬度值。 1）用硬質(zhì)合金球作為壓頭所測得的布氏硬度用符號 HBW表示，適用于測量硬度不超過650＃的鋼質(zhì)材料。 2）布氏硬度的表示方法規(guī)定為：符號HBS和HBW前面的數(shù)值為硬度值，符號后面按以下順序表示試驗條件：壓頭球體直徑（㎜）、試驗荷載（mpa）“公斤壓力”、試驗荷載保持時間（S）（10～15S不標(biāo)注）。 B、洛氏硬度 1）洛氏硬度采用直接測量壓痕深度來確定度值的。我國常用的是HRA、HRB、HRC三種，試驗條件及應(yīng)用范圍查“金工手冊”。 2）洛氏硬度值的表示方法規(guī)定為：硬度符號前面注明硬度值，例如52HRC、70HRA。在硬度和強度之間，存在著一定的換算關(guān)系。 沖擊韌度 材料抵抗沖擊荷載的能力，是指材料在受到?jīng)_擊荷載而斷裂之前吸收能量并進行塑性變形的能力。 1）對于兩種不同的沖擊荷載，分別采用了沖擊韌度和多沖抗力兩個指標(biāo)來衡量材料的沖擊性能。 2）沖擊韌度通常是采用一次擺錘沖擊試驗來測定的。在忽略機械摩擦和空氣阻力等條件下，擺錘沖斷或沖擊試樣所消耗的沖擊功可以從試驗機刻度盤上直接讀出。 五、疲勞強度 承受交變應(yīng)力的零件，在工作應(yīng)力低于材料的屈服強度的情況下較長時間工作時，會產(chǎn)生裂紋或突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞失效或疲勞破壞。 1）疲勞曲線：測定材料的疲勞強度。 2）疲勞極限：使試樣不發(fā)生疲勞斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力。 3）斷裂韌度:材料抵抗裂紋擴展斷裂的能力。零件內(nèi)往往存在著微裂紋以及夾雜、氣孔等類裂紋的缺陷。當(dāng)材料受外力作用時，這些裂紋的尖端附近便出現(xiàn)應(yīng)力集中，形成一個裂紋尖端應(yīng)力場，可能產(chǎn)生失穩(wěn)而擴展，導(dǎo)致機件斷裂。材料的理化性能 指材料的固有屬性，如密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性和色澤等。 材料的物理性能 ① 化學(xué)性能:是指材料抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的能力。① 對于金屬材料來說，指耐蝕性和抗氧化性；② 對于非金屬材料，還存在著化學(xué)穩(wěn)定性、抗老化能力和耐熱性差等問題。 1）耐蝕性：材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)（如大氣、燃?xì)?、水、酸、堿、鹽等）腐蝕的能力。① 化學(xué)腐蝕② 電化學(xué)腐蝕。腐蝕防護途徑： A、采用耐蝕性好的不銹鋼、鋁合金等，B、采用適當(dāng)?shù)耐苛线M行涂覆；C、結(jié)構(gòu)設(shè)計（防行成閉合回路），D、陰極保護。2） 抗氧化性：指材料在高溫下抵抗氧化的能力，又稱為熱穩(wěn)定性。 七. 材料的工藝性能 是指材料在被制成各種零部件的過程中適應(yīng)加工的性能。包括: ① 鑄造性能：流動性、收縮性、偏析；② 鍛造性能：塑性、變形抗力；③ 焊接性能：焊接性、碳當(dāng)量；④ 切削性能：表面粗糙度、刀具壽命；⑤ 熱處理性能：淬透性。 八、零件材料的選用 零件的失效形式 1）失效的概念: 零件由于某種原因而喪失原設(shè)計所規(guī)定的功能。包括：① 完全破壞；② 嚴(yán)重?fù)p壞；③ 未達功能要求（安全工作）。 零件常見的失效形式 ① 過量變形失效——彈變、塑變、蠕變； ② 斷裂失效——過載斷裂，疲勞斷裂； ③ 表面損傷失效——磨損，點蝕、膠合。 齒輪常見的失效形式 1）輪齒折斷 ：輪齒象一個懸臂梁，受載后齒根部 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。當(dāng)該應(yīng)力值超過材料的彎曲疲勞極限時，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴展使輪齒斷裂。 2）齒面磨損：灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。嚴(yán)重時會因齒面減薄過多而折斷。磨損是開式傳動的主要失效形式。 主要措施：① 采用閉式傳動；② 提高齒面硬度；③ 降低齒面粗糙度；④ 采用清潔的潤滑油。3）齒面點蝕：輪齒工作面某一固定點受到近似脈動的變應(yīng)力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。 4）齒面膠合：高速重載傳動中，齒面間壓力大，瞬時溫度高，潤滑油模被破壞，齒面間會發(fā)生黏接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。 防止膠合的措施：① 提高齒面硬度；② 降低齒面粗糙度；③ 增大潤滑油黏度；④ 限制油溫。 5）塑性變形：重載且摩擦力很大時，齒面較軟的輪齒表面就會沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。 材料的使用性能 一、首要原則 1）零件的工作條件和失效形式：零件失效的原因 —— 設(shè)計、材料、加工、安裝和使用。 2）工作環(huán)境：溫度，介質(zhì)（如腐蝕，摩擦）。 3）特殊功能要求 —— 導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。 4）性能要求的指標(biāo)化 —— 如強硬度、塑韌性等的具體數(shù)值。手冊數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式的局限性 —— 力學(xué)性能與零件尺寸有關(guān) 二、工藝性能 —— 鑄、鍛、焊、機加工、熱處理 零件的加工工藝路線：一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工軸、齒輪等——毛坯 → 預(yù)先熱處理（正火、退火）→ 粗加工→ 最終熱處理（淬火＋回火，時效，滲碳等）→精加工 三、經(jīng)濟性 —— 根本原則 產(chǎn)品成本分析 四、環(huán)境與資源原則 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過程。 1）減少材料使用量、延長零件壽命、材料再利用。 2）環(huán)境污染小、廢氣排放少、材料回收高、降解能力強等。 汽車零件的選材 A、選材方法與步驟： 1）周密分析零件的工作特性和使用條件。找出主要損壞形式，提出主要抗力指標(biāo)。 2）根據(jù)零件的工作條件，提出必要的設(shè)計制造技術(shù)條件。 3）根據(jù)所提出的技術(shù)條件、要求，結(jié)合考慮工藝性、經(jīng)濟性，對材料進行預(yù)選擇.(可以通過與相類似機器零件的比較和已有的實踐經(jīng)驗的判斷，或者通過各種材料選用手冊來進行選擇)。 4）預(yù)選方案材料進行計算，以確定是否能滿足上述工作條件要求。 5）二次（或最終）選擇。選擇方案可以是若干種方案。 6）通過實驗室試驗、臺架試驗和工藝性能試驗，最終確定合理選材方案。 7）最后，在中試生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，接受生產(chǎn)考驗，以檢驗選材的合理與否。 五、金屬材料在汽車上的應(yīng)用 典型汽車零件齒輪的選材 1）汽車齒輪的選材：① 汽車齒輪的工作條件；② 汽車齒輪的主要失效形式。 2）對汽車齒輪的性能要求：① 高的彎曲疲勞強度；② 高的接觸疲勞強度、耐磨性；③ 較高的強度和沖擊韌性；④ 較好的熱處理性能，熱處理變形小。 3）典型汽車齒輪選材：汽車齒輪用材是合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi，并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應(yīng)力，有利于提高疲勞強度，并清除氧化皮。 4）合金滲碳齒輪的工藝路線：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工。 汽車發(fā)動機曲軸 （1）汽車發(fā)動機曲軸的工作條件 曲軸在工作中受到彎曲、