汽车机械基础 作者 端俊 模块13.ppt

1.铝及铝合金 纯铝因其强度低、切削性能差、焊接性能差等特点，在汽车工业中很少应用。而铝合金因其具有强度高、质量轻等优点，得到广泛应用。 铝合金就是在铝中加入适量的Si、Cu、Mg、Mn等元素后组成的合金。按其成分和工艺特点，分为变形铝合金和铸造铝合金。 (2)铸造铝合金　铸造铝合金简称铸铝。其种类很多，常用的有铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系和铝-锌系等合金。 铸铝的牌号用“ZL”及三位数字表示。第一位表示铝合金的类别(1：铝-硅系2：铝-铜系3：铝-镁系4：铝-锌系)，第二、三位表示合金的顺序号。 2.铜及铜合金 纯铜呈紫红色，具有良好的导电性、导热性、耐蚀性和塑性，但强度、硬度不高，价格贵，故一般不直接制作构件。常用的是铜合金。在汽车上只有个别场合应用纯铜，例如气缸垫、进排气管垫、轴承垫片、一些管接头、制动管、散热管、油管和电器接头等。常用的铜合金可分为黄铜、青铜和白铜三类。 常用的铜合金可分为黄铜、青铜和白铜三类。(1)黄铜　黄铜是以锌为主加元素的铜合金，又分为普通黄铜和特殊黄铜。1)普通黄铜：仅由铜和锌两种元素组成。牌号用“H”加数字表示，数字表示铜的质量分数，其余为锌。 2)特殊黄铜：在普通黄铜中加入其他合金元素组成的合金。常加入的元素有锡、硅、锰、铅、铝等，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜……牌号用“H”+元素符号+若干组数字表示，第一组数字表示铜的质量分数，第二组数字表示主加元素的质量分数，数字间用短线分开。例如，HPb59-1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为1%的铅黄铜。3)黄铜在汽车上的应用见表13-13。 　　(2)青铜　除了黄铜和白铜(铜和镍的合金)外，所有的铜基合金都称为青铜。分为锡青铜和无锡青铜。1)锡青铜：以锡为主加元素的铜合金。具有良好的强度、硬度、耐磨性和铸造性。适用于铸造形状复杂、壁厚较大的零件。2)无锡青铜：由于锡价格贵，所以出现了在铜中不加锡，而是添加铝、镍、锰、硅、铍、铅等元素，这些青铜称为无锡青铜或特殊青铜。无锡青铜具有高的强度、高耐磨性及良好的耐蚀性，有的无锡青铜还有高的导电性和导热性。 13.6　汽车常用材料的选用 1. 汽车齿轮的选材 齿轮材料主要性能要求是：具有高疲劳强度和接触疲劳强度。齿心应有足够的冲击韧度，以防止轮齿受冲击过载时断裂。 汽车齿轮主要安装在变速器和差速器中，通过齿轮改变传动比、增加扭矩、调节转速、推动汽车运行。因此，汽车齿轮受力大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧度等，均要求高于机床齿轮。故采用调质钢高频淬火不能满足要求，一般选用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。应用最多的是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi，并经渗碳、淬火和低温回火处理。 2. 汽车轴类零件汽车上一切回转运动的零件，如齿轮、凸轮等都装在轴上，所以轴主要起传递运动和转矩的作用。轴类零件选材除主要考虑强度外，同时也要考虑材料的冲击韧度和耐磨性。轴一般用经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造。碳钢经济性好，并且有一定的综合力学性能，对应力集中敏感性小，所以一般轴类零件使用较多。常用的优质碳素结构钢有：35、40、45、50等，其中45钢最常用。合金钢比碳素钢具有更好的力学性能和热处理性能，但对应力集中敏感性高、价格贵，当载荷大并且要求限制轴的外形、尺寸和质量，或耐磨性要求高时采用合金钢。常用的合金钢有：20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。 3. 汽车弹簧材料 汽车弹簧的种类很多，使用条件和环境各不相同。按形状分主要有螺旋弹簧(压缩、拉伸、扭转弹簧)、板弹簧、蜗卷弹簧几种。 汽车板弹簧用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷作用，需要高的屈服强度和?疲劳强度，一般选用65Mn、60Si2Mn钢制造。中型或重型汽车板弹簧用50CrMn、55SiMnVB钢，重型载重汽车板弹簧用55SiMnMoV，55SiMnMoVNb钢制造。 4. 气缸体、缸套和缸盖 气缸体工作时承受较大的机械负荷和复杂的热负荷，要求其具有足够的强度和刚度，减小变形，保证尺寸稳定，且有良好的铸造性和切削性。缸体常用材料有灰口铸铁和铝合金两种。铝合金密度小，但刚度差、强度低及价格贵，所以除为减轻质量而采用外，一般均用灰口铸铁作为缸体材料。 缸套内壁与活塞间具有一定的压力和高速相对运动，且直接承受燃气的冲刷，使缸套受到强烈的摩擦，造成磨损。常用的缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁，合金铸铁等。 5. 活塞、活塞销和活塞环