汽车机械基础(第2版)-教案

长春汽车工业高等专科学校《汽车机械基础》教案制作教师：李亚杰2016年2月1绪论教学内容绪论教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握机器的组成和汽车的主要组成。2.掌握机构的定义。3.掌握机械的概念。过程与方法1.通过汽车、发动机实例引出课程教学。2.根据汽车实例总结机器组成与各部分特点。教学重点1.机器的组成。2.机构和机器的区别与联系、机械的概念。教学难点机构和机器的区别与联系。教学方法启发式、互动式教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、知识引入什么是汽车？什么是机械？汽车是一个机械系统、是一个复杂的机电产品，汽车是人类重要的交通工具。机械也常称为机器，汽车机械是机械工业的重要组成部分。二、导入提纲1.“汽车机械基础”主要讲解哪些内容？2.开设这门课程的主要目的是什么？三、讲解新课一、机械的概念1．机器（1）机器的组成※归纳得出：一部完整机器由以下四个基本部分组成。1.教师提安排学生认真听课，等待后面提问。2（2）机器的特征①各类机器都是人为的实体组合。②机器的各部分之间具有确定的相对运动。③机器能完成有用的机械功或实现能量转换。2．机构具备机器前两个特征的多构件组合体，称为机构。※几个概念：（1）构件：组成机构的具有确定相对运动的实体。活塞、连杆（2）零件：机器中最小制造单元（不可拆的）。齿轮、螺钉（3）部件：机器中一组协同工作的零件组成的独立制造或装配的组合体。离合器、减速器※零件、构件与部件的区别：零件是制造单元，构件是运动单元，部件是装配单元。※机构与机器的区别：机构是一个构件系统，机器包含构件系统和其他组成装置。机械：“机器”和“机构”的总称。二、本课程的学习内容和学习目标1．本课程的学习内容“汽车机械基础”是高职高专汽车类各专业必修的重要专业基础课程，内容包括汽车工程材料、汽车构件力学分析、汽车常用机构、汽车常用机械传动装置、汽车常用机械零件、液压传动、汽车制造技术——金属成形冷热加工等知识。2．本课程的学习目标①掌握汽车常用材料的类型、性能和热处理方法及铁碳合金知识。②掌握汽车构件的静力学分析及强度分析与计算方法。③掌握汽车常用机构的工作原理、结构特点和特性知识及其在汽车中的应用。④掌握汽车机械传动装置的类型、特点和在汽车中的应用。⑤掌握汽车常用机械零部件的类型、特点和在汽车中的应用。⑥掌握液压传动相关知识及其在汽车中的应用。⑦掌握金属成形热加工方法及其在汽车中的应用。⑧掌握金属成形冷加工方法及其在汽车中的应用。四、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.什么是构件？什么是零件？它们有什么区别？试举例说明。3．机器通常由哪几部分组成？各部分具有哪些作用？4．机器与机构的共同特征有哪些？学生说出生活实际中不同的机器及机器特征。学生探讨机器与机构的区别。2.教师组织学生课堂发言，讲述机器实例。3.教师总结学生课堂表现，指出优点和不足，激励鼓励学生。教学小结1.掌握机器的组成与机械的概念。2.了解本课程的学习内容与学习目标。3项目一汽车工程材料任务一汽车常用材料主要性能分析教学内容任务一汽车常用材料主要性能分析教学学时4学时教学目标知识与技能1.熟悉常用金属材料的使用性能和工艺性能。2.掌握汽车金属材料的主要性能指标。3.有对不同汽车零件进行主要性能分析的能力。过程与方法1.通过对汽车不同部位材料的要求不同，引出汽车常用材料主要性能。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.金属材料的使用性能。2.汽车主要零件材料的性能分析。教学难点1.冲击韧性与疲劳强度。2.汽车主要零件材料的性能分析。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并做记录记载学生表现。2.重点复习机器、机构、机械等概念及它们的区别与联系。二、任务引入汽车曲轴、活塞、齿轮的使用工况不同，因而对其使用性能的要求也就不同。那么，汽车常用材料（曲轴、活塞、齿轮）的主要性能有哪些呢？汽车制造时，又是根据哪些指标进行材料选取的？三、讲解新课不同的材料具有不同的性能和用途。只有了解金属材料的主要性能，并熟悉汽车常用材料的性能要求与特点，才能正确地使用和加工金属材料。金属材料的主要性能包括使用性能和工艺性能。一、金属材料的使用性能（一）力学性能拉伸试验和拉伸曲线：1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。41.强度（1）屈服强度和规定残余伸长应力SS0(MPa)FA0.20.20(MPa)FA（2）抗拉强度bb0(MPa)FA※屈强比（s/b）。屈强比越小，零件的安全可靠性越高。屈强比越大，材料强度的有效利用率越高。2．塑性（1）断后伸长率100100%lll（2）断面收缩率010100%AAA3．硬度（1）布氏硬度222HBS(HBW)0.1020.1020.102ππ()FFFADhDDDd布氏硬度试验的优点是数据准确、稳定，数据重复性强。缺点是压痕较大、易损伤零件表面，不能测量太薄、太硬的试样硬度。这种方法常用来测定退火钢、正火钢、调质钢、铸铁及非铁金属的硬度。（2）洛氏硬度KHR0.002h洛氏硬度的压痕小，可重复较差，但可用于成品检验，经常用于热处理后成品零件的性能检验。1.学习小组分组交流探讨不同力学性能指标的特点。2.教师组织学生课堂发言，讲述强度与塑性的区别。5（3）维氏硬度维氏硬度法所测得的压痕轮廓清晰，数值较准确，测量范围广，采用较小的压力即可测量硬度高的薄件（如硬质合金、渗碳层、渗氮层），而不至于将被测件压穿。4．冲击韧性冲击韧性（简称韧性）是材料在冲击载荷的作用下断裂时吸收变形能量的能力。冲击韧性常用冲击吸收功或冲击韧度来表示。2KKN(J/cm)ASK值越大，表示材料的韧性越好，材料抵抗冲击载荷的能力越强，受冲击时越不容易断裂。反之，数值越小，表示材料的韧性越差，材料抵抗冲击载荷的能力越弱，受冲击时越易断裂。材料由韧性状态向脆性状态转变的温度称为韧脆转变温度。5．疲劳强度金属材料在疲劳现象下，在一处或几处产生裂纹或突然发生完全断裂的过程，称为疲劳破坏（或疲劳断裂）。反映材料抵抗疲劳性能的指标是疲劳强度。金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度（或疲劳极限），用-1表示。对于钢材，一般取循环次数N=107；对于有色金属或某些高强度钢，取循环次数N=108。（二）物理性能1．密度金属材料单位体积内的质量称为密度。2．熔点金属材料从固态向液态转变时的温度称为熔点。3．导热性金属材料传导热量的性能称为导热性。金属的导热性以银为最好，铜、铝次之。4．导电性金属材料传导电流的性能称为导电性。金属的导电性以银为最好，铜、铝次之。5．热膨胀性金属材料随温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。（三）化学性能2.学习小组派代表举例说明物理性能与化学性能在工程实际中的应用。3.教师组织学生课堂发言，讲述冲击韧性与疲劳强度的区别。61．耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。2．抗氧化性金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。3．化学稳定性化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。二、金属材料的工艺性能1．铸造性能2．锻造性能3．焊接性能4．切削加工性能四、任务实施一、汽车曲轴的主要性能分析（一）曲轴的使用工况（二）曲轴的性能要求1．具有高的强度、一定的冲击韧性，以抵抗冲击载荷。2．具有足够的弯曲和扭转疲劳强度，以抵抗弯曲和扭转载荷。3．具有足够的刚度，以抵抗曲轴磨损变形。4．轴颈表面具有高的硬度和耐磨性。二、汽车发动机活塞的主要性能分析（一）活塞的使用工况（二）活塞的性能要求根据活塞的工况，活塞的主要性能要求有以下几点。1．要有足够的强度，以抵抗不同载荷。2．要有足够的刚度，以抵抗变形磨损。3．导热性好，耐高压、耐高温，以适应恶劣的工作条件。4．耐腐蚀性好，以抵抗燃气的化学腐蚀。5．质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。三、汽车齿轮的主要性能分析（一）汽车齿轮的使用工况（二）汽车齿轮的性能要求根据上述工况，齿轮的主要性能要求有以下几点。1．齿面有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等。2．齿心有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷。3．有良好的加工工艺性能及热处理性能，使之便于加工且便于提高其力学性能。五、课后作业1.完成习题册相对应练习题。2.举例说明汽车常用材料及其选材原因。3.学习小组派代表说明学习本次教学内容的感想。4.教师总结学生课堂表现，鼓励、表扬学生。教学小结1.掌握汽车常用材料的性能指标。2.掌握不同性能指标对汽车材料选用的重要性。3.能说出汽车常用的材料及其选材原因。7任务二铁碳合金教学内容任务二铁碳合金教学学时2学时教学目标知识与技能1.掌握金属的晶体结构及其结晶过程。2.掌握铁的同素异晶转变的规律。3.了解合金组元、相和组织的概念。4.掌握铁碳合金相图和铁碳合金的分类。5.掌握碳对钢性能的影响规律。过程与方法1.通过钢和铸铁实际应用引出课程教学。2.应用汽车实例引出各知识点教学。教学重点1.铁碳合金的基本组织及铁碳合金的分类。2.碳对钢性能的影响规律。教学难点1.铁的同素异晶转变的规律。2.铁碳合金相图。教学方法启发式互动式教学、分组教学教具准备多媒体教学设备、激光翻页笔等。教学过程（教学内容与步骤）学生活动教师导学一、复习旧课1.提问上次课讲授知识，检查学生作业完成情况，并做记录记载学生表现。2.重点复习金属材料力学性能指标知识。二、任务引入钢和铸铁都是以铁和碳为主要元素组成的合金，统称为铁碳合金。不同成分的铁碳合金，在不同温度下具有不同的组织类型。不同的组织类型，具有不同的性能特点。研究铁碳合金的成分、温度和组织三者之间关系的图形（铁碳合金相图），是掌握铁碳合金性能的依据。那么，铁碳合金的基本组织包含哪些，力学性能如何？铁碳合金相图的应用有哪些？三、讲解新课一、金属的晶体结构与同素异晶转变1．金属的晶体结构（1）晶体和非晶体固态物质根据其原子排列特征，可分为晶体和非晶体两类。晶体有一定的熔点，其性能随组织结构的改变而改变；非晶体没有一定的熔点，其性能在各个方向上是相同的。（2）晶格和晶胞抽象的用于描述原子在晶体中排列方式的空间几何格架称为晶格，最少数目的原子排列成的最小结构单元来表示晶格，称为晶胞。（a）原子排列（b）晶格（c）晶胞表示方法1.教师提前分组，安排学生认真听课，等待后面提问。8（3）三种典型的金属晶体结构体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格（4）实际金属的晶体结构实际金属中，晶粒内部的原子排列并不理想，其内原子的排列也只是大体上一致，其中不一致的原子排列称为晶体缺陷。晶体缺陷按形状不同可分三类，即点缺陷、线缺陷、面缺陷。2．金属的结晶（1）结晶的基本概念物质由液态转变为固态的过程称为凝固，如果通过凝固形成晶体，则又称为结晶。纯金属的实际结晶温度T1总是低于平衡结晶温度T0（理论结晶温度或熔点），这种现象叫做过冷。（2）金属的结晶过程实验证明，结晶是晶体在液体中从无到有（晶核形成），由小变大（晶核长大）的过程。自发形核、非自发形核；平面方式、树枝状方式3．金属的同素异晶转变金属元素在固态下温度变化时晶格类型的变化，称为同素异晶转变。为了区别于由液态转变为固态的初次结晶，常将同素异晶转变称作二次结晶或重结晶。金属的同素异晶转变为热处理提供基础，钢能够进行多种热处理，就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。二、合金的晶体结构1．合金的组元组成合金的基本物质称为组元。2.相和组织3.合金的组织固溶体、金属化合物和机械混合物。三、铁碳合金基本组织1．铁素体碳溶于-Fe中所形成的固溶体称为铁素体，用符号F表示。2．奥氏体碳溶于-Fe中所形成的固溶体称为奥氏体，用符号A表示。3．渗碳体渗碳体是铁和碳的化合物，分子式为Fe3C，含碳量为6.69%。4．珠光体铁素体和