汽车机械基础(第一章)ppt
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现代汽车要满足: 安全、舒适、自重轻、污染排放低、能耗小、价格
低等要求。材料是首要考虑方面。
3.材料是汽车工业的基础
汽车材料包括了制造汽车各种零部件用的 汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的 燃料和工作液等汽车运行材料。
汽车工程材料的分类
● 金属材料（ 纯金属及合金 ）
◆ 黑色金属（ 钢铁 ) ◆ 有色金属 (Cu、Al、Ti、Mg …)
❖
主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
❖ 工艺性能：是指材料在被制成各种零部件的过程 中，材料适应各种冷、热加工的性能。
❖
对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了
铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能
和热处理工艺性能。
一、材料的力学性能
材料的力学性能：是指材料在外加载荷（静载荷、 冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出来的性能。 包括强度、塑性、硬度、韧性、疲劳及断裂等；
● 非金属材料
◆ 有机高分子材料（主要成分Ｃ、Ｈ）—— 塑料、橡胶、 合成纤维等 ◆ 无机材料 —— 玻璃、水泥、陶瓷等
● 复合材料 ——玻璃纤维增强塑料等
汽车运行材料的分类
车用汽油
燃料 轻柴油
汽
其它代用燃料
车
发动机油
运
车辆齿轮油
润滑油 液力传动油
行
液压油
材
润滑脂
料
工作液
制动液 减振器液
发动机冷却液
载荷的形式
拉伸试验的标准试件 ❖ 拉伸试验时采用标准试件（图1-1），规定圆截面标准试
件的工作长度l（也称标距）与其截面直径d的比例为： ❖ 长试件：l=10d； ❖ 短试件：l=5d。
图1-1 拉伸试验的标准试件
试验时，试件两端装卡在试验机卡头上，施加缓慢 增加的拉力，直到把试件拉断为止。
（一） 材料的力学性能
第一讲 材料科学简介
汽车上常用的材 料有哪些？
第一讲 材料科学简介
1.材料与人类生活 材料是人类生产和生活所必需的物质，人类社 会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。
人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史： 石器时代→陶器→青铜器→铁器→钢铁→合成材 料→复合材料。
2.材料在的现代科技中的地位
拉伸试验
在万能材料实验机上做拉伸实验
低碳钢拉伸实验
拉伸图： “F–Δl （拉力–伸长量）”的曲线图。
应力应变图:（F/A）-（Δl /l）曲线：σ-ε曲线 即应力-应变曲线。
低碳钢拉伸时的拉伸图
低碳钢拉伸时的应力应变图
拉伸曲线 下图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。
（MPa）
式中，Fb是试样断裂前所承受的最大载荷(N)，
Ao是试样的原始横截面积(mm2)。
2. 材料的强度指标
抗拉强度：σb，它是设计和选材的主要依据之 一，是工程技术上的主要强度指标。
屈强比：σs/σb，是一个有意义的指标。其比 值越大，越能发挥材料的潜力。但是为了使用安 全，该比值亦不宜过大，适当的比值一般在 0.65～0.75之间。
制冷剂
轮胎
以现代轿车用材为例，按照重量来换算， ➢ 钢材占汽车自重的55%~60%， ➢ 铸铁占12%~5%， ➢ 有色金属占6% ~10%， ➢ 塑料占8% ~12%，橡胶占4%，玻璃占3%， ➢ 其他材料（油漆、各种液体等）占12% ~ 6%。
汽车材料的展望
❖ 汽车工业发展的方向：汽车轻量化和减少污染。 ❖ 汽车材料总的发展趋势是：
21世纪三大科技
◆ 信息技术 ◆ 生物技术 ◆ 能源技术
一张纳米光盘将可 记录1000部电影
材料科学是其基础
超微外观
大体结构纳米人工骨源自3.材料是汽车工业的基础通常，一辆汽车由约3万个零部件组装而成。 汽车上每个汽车零件的生产制造都涉及到材料 问题。
据统计，汽车上的零部件采用了4千余种不 同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加 工制造，到汽车的使用、维修和养护无一不涉 及到材料。
力学性能指标：用来表征材料力学性能的各种临界 值或规定值。可通过试验测定。
（一） 材料的力学性能
1.强度 强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的
能力。 按载荷的形式不同，金属材料的强度可分为抗拉强度、抗 扭强度、抗弯强度和抗剪强度。各种强度之间有一定的联 系，一般以抗拉强度作为金属材料的强度指标。
几个变形阶段：
（1）Oe——弹性变形阶段
（2）es——屈服阶段
（3）sd——明显塑性变形阶段
（4）db——强化阶段
（5）bk——缩颈阶段
弹性变形 ——外力解除后能够完全消失 的变形。 塑性变形 ——外力解除后仍保留的变形。
1. 材料的弹性指标
（1）弹性模量E 表征了材料抵抗弹性变形的 能力，也称之为刚度。
E=σ/ε=tanα （MPa） 式中，σ为弹性变形阶段的应力，ε为相应的应 变，tanα为拉伸曲线的斜率。
1. 材料的弹性指标 (2)弹性极限σe ：
指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。 σe = Fe /A0 （MPa）
式中，Fe是试样不产生塑性变形时的最大载荷 （N）；A0是试样的原始横截面积（mm2）。σe表
结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降，有 色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新 型材料的用量有所上升。在性能可靠的条件下， 将尽可能多地采用铝合金、复合材料等轻型、新 型材料取代钢铁材料。
第一节 材料的性能
❖ 材料的性能包括使用性能和工艺性能。
❖ 使用性能：是指零部件在正常使用条件下材料所 表现出来的性能。
示材料保持弹性变形的最大应力。
2. 材料的强度指标
（1）屈服点σs ：表示材料产生屈服时对应的应力。 屈服点也称为屈服强度。
σs= Fs/Ao
（MPa）
式中，Fs为试样发生屈服变形时的载荷（N），
A0为试样原始横截面积（mm2）。
（2）抗拉强度σb 指试样在拉伸过程中所能承受的 最大应力值。
σb=Fb/Ao
汽车机械基础
——第一章 汽车常用材料
本章内容
一、材料科学简介 二、材料的性能 三、钢的热处理 四、常用的汽车材料
本章内容
学习目的： 通过本节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：
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。
比强度：σb/ρ，它表征了材料强度与密度之 间的关系。在考虑汽车轻量化的问题时，常常用 到这个指标。
低等要求。材料是首要考虑方面。
3.材料是汽车工业的基础
汽车材料包括了制造汽车各种零部件用的 汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的 燃料和工作液等汽车运行材料。
汽车工程材料的分类
● 金属材料（ 纯金属及合金 ）
◆ 黑色金属（ 钢铁 ) ◆ 有色金属 (Cu、Al、Ti、Mg …)
❖
主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
❖ 工艺性能：是指材料在被制成各种零部件的过程 中，材料适应各种冷、热加工的性能。
❖
对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了
铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能
和热处理工艺性能。
一、材料的力学性能
材料的力学性能：是指材料在外加载荷（静载荷、 冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出来的性能。 包括强度、塑性、硬度、韧性、疲劳及断裂等；
● 非金属材料
◆ 有机高分子材料（主要成分Ｃ、Ｈ）—— 塑料、橡胶、 合成纤维等 ◆ 无机材料 —— 玻璃、水泥、陶瓷等
● 复合材料 ——玻璃纤维增强塑料等
汽车运行材料的分类
车用汽油
燃料 轻柴油
汽
其它代用燃料
车
发动机油
运
车辆齿轮油
润滑油 液力传动油
行
液压油
材
润滑脂
料
工作液
制动液 减振器液
发动机冷却液
载荷的形式
拉伸试验的标准试件 ❖ 拉伸试验时采用标准试件（图1-1），规定圆截面标准试
件的工作长度l（也称标距）与其截面直径d的比例为： ❖ 长试件：l=10d； ❖ 短试件：l=5d。
图1-1 拉伸试验的标准试件
试验时，试件两端装卡在试验机卡头上，施加缓慢 增加的拉力，直到把试件拉断为止。
（一） 材料的力学性能
第一讲 材料科学简介
汽车上常用的材 料有哪些？
第一讲 材料科学简介
1.材料与人类生活 材料是人类生产和生活所必需的物质，人类社 会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。
人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史： 石器时代→陶器→青铜器→铁器→钢铁→合成材 料→复合材料。
2.材料在的现代科技中的地位
拉伸试验
在万能材料实验机上做拉伸实验
低碳钢拉伸实验
拉伸图： “F–Δl （拉力–伸长量）”的曲线图。
应力应变图:（F/A）-（Δl /l）曲线：σ-ε曲线 即应力-应变曲线。
低碳钢拉伸时的拉伸图
低碳钢拉伸时的应力应变图
拉伸曲线 下图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。
（MPa）
式中，Fb是试样断裂前所承受的最大载荷(N)，
Ao是试样的原始横截面积(mm2)。
2. 材料的强度指标
抗拉强度：σb，它是设计和选材的主要依据之 一，是工程技术上的主要强度指标。
屈强比：σs/σb，是一个有意义的指标。其比 值越大，越能发挥材料的潜力。但是为了使用安 全，该比值亦不宜过大，适当的比值一般在 0.65～0.75之间。
制冷剂
轮胎
以现代轿车用材为例，按照重量来换算， ➢ 钢材占汽车自重的55%~60%， ➢ 铸铁占12%~5%， ➢ 有色金属占6% ~10%， ➢ 塑料占8% ~12%，橡胶占4%，玻璃占3%， ➢ 其他材料（油漆、各种液体等）占12% ~ 6%。
汽车材料的展望
❖ 汽车工业发展的方向：汽车轻量化和减少污染。 ❖ 汽车材料总的发展趋势是：
21世纪三大科技
◆ 信息技术 ◆ 生物技术 ◆ 能源技术
一张纳米光盘将可 记录1000部电影
材料科学是其基础
超微外观
大体结构纳米人工骨源自3.材料是汽车工业的基础通常，一辆汽车由约3万个零部件组装而成。 汽车上每个汽车零件的生产制造都涉及到材料 问题。
据统计，汽车上的零部件采用了4千余种不 同的材料加工制造。从汽车的设计、选材、加 工制造，到汽车的使用、维修和养护无一不涉 及到材料。
力学性能指标：用来表征材料力学性能的各种临界 值或规定值。可通过试验测定。
（一） 材料的力学性能
1.强度 强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的
能力。 按载荷的形式不同，金属材料的强度可分为抗拉强度、抗 扭强度、抗弯强度和抗剪强度。各种强度之间有一定的联 系，一般以抗拉强度作为金属材料的强度指标。
几个变形阶段：
（1）Oe——弹性变形阶段
（2）es——屈服阶段
（3）sd——明显塑性变形阶段
（4）db——强化阶段
（5）bk——缩颈阶段
弹性变形 ——外力解除后能够完全消失 的变形。 塑性变形 ——外力解除后仍保留的变形。
1. 材料的弹性指标
（1）弹性模量E 表征了材料抵抗弹性变形的 能力，也称之为刚度。
E=σ/ε=tanα （MPa） 式中，σ为弹性变形阶段的应力，ε为相应的应 变，tanα为拉伸曲线的斜率。
1. 材料的弹性指标 (2)弹性极限σe ：
指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。 σe = Fe /A0 （MPa）
式中，Fe是试样不产生塑性变形时的最大载荷 （N）；A0是试样的原始横截面积（mm2）。σe表
结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降，有 色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新 型材料的用量有所上升。在性能可靠的条件下， 将尽可能多地采用铝合金、复合材料等轻型、新 型材料取代钢铁材料。
第一节 材料的性能
❖ 材料的性能包括使用性能和工艺性能。
❖ 使用性能：是指零部件在正常使用条件下材料所 表现出来的性能。
示材料保持弹性变形的最大应力。
2. 材料的强度指标
（1）屈服点σs ：表示材料产生屈服时对应的应力。 屈服点也称为屈服强度。
σs= Fs/Ao
（MPa）
式中，Fs为试样发生屈服变形时的载荷（N），
A0为试样原始横截面积（mm2）。
（2）抗拉强度σb 指试样在拉伸过程中所能承受的 最大应力值。
σb=Fb/Ao
汽车机械基础
——第一章 汽车常用材料
本章内容
一、材料科学简介 二、材料的性能 三、钢的热处理 四、常用的汽车材料
本章内容
学习目的： 通过本节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：
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。
比强度：σb/ρ，它表征了材料强度与密度之 间的关系。在考虑汽车轻量化的问题时，常常用 到这个指标。