汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第3版 課件 第3、4章 構(gòu)件的承載能力分析、汽車常用金屬材料

《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》

第3章構(gòu)件的承載能力分析【本章內(nèi)容】3.1材料力學(xué)的基本概念3.2基本變形3.3汽車常用零件的變形

與疲勞破壞3.1材料力學(xué)的基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解材料力學(xué)的有關(guān)概念；

2.熟悉材料的力學(xué)性能指標(biāo)；

3.理解內(nèi)力和應(yīng)力的概念。一、變形固體及基本假設(shè)材料力學(xué)研究的內(nèi)容：變形材料力學(xué)研究的對象：變形固體。1、變形：任何物體受載荷（外力）作用后都會產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，稱為變形。2、變形固體：可變形的固體。3、變形的類型：彈性變形：載荷去除后能恢復(fù)原狀的變形塑性變形：載荷去除后不能恢復(fù)原狀的變形研究中對變形固體的假設(shè)：連續(xù)性假設(shè)。假設(shè)物質(zhì)毫無空隙地充滿了整個固體。均勻性假設(shè)。假設(shè)固體內(nèi)各處的力學(xué)性能完全相同。各向同性假設(shè)。假設(shè)固體在各個方向的力學(xué)性能完全相同。小變形假設(shè)。若固體的變形較其尺寸小得多，這種變形稱為小變形。在小變形情況下，研究物體的靜力平衡等問題時(shí)，均可略去這種小變形，而按原始尺寸計(jì)算，從而使計(jì)算簡化。分析物體的變形規(guī)律時(shí)，這種微小的變形不能忽略二、機(jī)械構(gòu)件正常工作應(yīng)滿足的要求1. 足夠的強(qiáng)度構(gòu)件抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。這里的破壞是指構(gòu)件發(fā)生斷裂或因產(chǎn)生過度的塑性變形而不能夠繼續(xù)承載。例如傳動軸、連桿等不能斷裂。2. 足夠的剛度構(gòu)件抵抗變形的能力，稱為剛度。在某些情況下，構(gòu)件雖有足夠的強(qiáng)度，但若受力后變形過大，即剛度不夠，也會影響正常工作。3. 足夠的穩(wěn)定性構(gòu)件受載后保持原有平衡形態(tài)的能力稱為穩(wěn)定性。對于一些受壓力作用的細(xì)長直桿，如發(fā)動機(jī)的連桿，當(dāng)壓力較小時(shí)，能保持直線形態(tài)的平衡，但當(dāng)壓力增大時(shí)，直桿會變彎，即喪失穩(wěn)定。材料力學(xué)就是研究構(gòu)件在外力作用下的變形和破壞的規(guī)律，提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析計(jì)算的基本方法的學(xué)科，其任務(wù)是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的前提下，為構(gòu)件選擇適宜的材料，確定合理的形狀和尺寸。三、外力、內(nèi)力、應(yīng)力及應(yīng)變1、外力：作用于構(gòu)件上的載荷和約束力稱為外力。外力的分類按外力的作用方式體積力：連續(xù)分布在構(gòu)件內(nèi)部并作用在構(gòu)件的每一個質(zhì)點(diǎn)上，如重力、磁力以及由于運(yùn)動加速度在質(zhì)點(diǎn)上產(chǎn)生的慣性力都是體積力。分布力：連續(xù)作用于構(gòu)件表面或某一范圍的表面力（接觸力），如發(fā)動機(jī)活塞在運(yùn)動過程中對汽缸壁的側(cè)壓力。集中力：當(dāng)表面力（接觸力）作用面積遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面積或沿構(gòu)件軸線的分布范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件長度，則可將分布力簡化為作用于一點(diǎn)的力，稱為集中力。如汽車變速箱中齒輪軸受到齒輪的壓力可簡化為集中力。集中力偶：當(dāng)力偶作用的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于梁的長度時(shí)，可簡化為作用于某一截面，稱為集中力偶。按隨時(shí)間變化情況靜載荷：緩慢地由零增加到某一定值后，不再隨時(shí)間變化，保持不變或變化很不顯著的載荷；動載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生明顯的加速度的載荷。交變載荷：隨時(shí)間作周期性變化的載荷；沖擊載荷：構(gòu)件運(yùn)動在瞬時(shí)內(nèi)發(fā)生突然變化所引起的載荷。2、內(nèi)力及截面法

（1）內(nèi)力

構(gòu)件因外力作用發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部各部分之間的相對位置發(fā)生變化，從而引起相鄰部分的相互作用力稱為內(nèi)力。它是連續(xù)作用于截面上的分布力，并隨外力的改變而變化。

（2）截面法為了求出內(nèi)力的大小，假想將構(gòu)件切開，由分離體的平衡條件，應(yīng)用靜力學(xué)平衡方程，根據(jù)外力確定內(nèi)力，這種方法稱為截面法。截面法的步驟：截開：在求內(nèi)力的截面處，假想用一平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分。代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對留下部分的作用。平衡：對留下的部分建立靜力學(xué)平衡方程，確定內(nèi)力值。應(yīng)用截面法時(shí)需注意兩點(diǎn)：①外載荷不能沿作用線移動。因?yàn)椴牧狭W(xué)中研究的對象是變形體，不是剛體，力的可傳性不成立；②截面不能切在外力作用點(diǎn)處，要離開或稍微離開作用點(diǎn)。

例1：如圖所示，A、B、C點(diǎn)分別作用10kN、40kN、30kN的力，求：1-1截面和2-2截面受到的內(nèi)力。解：1）截開：在求內(nèi)力的截面處，假想用一個平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分，圖（a）。2）代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對留下部分的作用，見圖（b）。3）平衡：對于一個處于平衡狀態(tài)的物體，其各部分都應(yīng)當(dāng)保持平衡。由此，對留下的部分可建立靜力學(xué)平衡方程，求解出截面處的內(nèi)力值。3、截面上的應(yīng)力截面上單位面積所受的內(nèi)力，用來表示截面上某點(diǎn)受力強(qiáng)弱程度的物理量稱為應(yīng)力，應(yīng)力的單位為，也稱為帕（Pa）。其中：垂直于截面的分量和切于截面的分量，稱為正應(yīng)力，稱為切應(yīng)力。4、應(yīng)變截面的變形既有長度方面的改變也有角度方面的改變。變形的程度用應(yīng)變來表示。長度方面的變形程度用線應(yīng)變表示，簡稱應(yīng)變。角度上的變形程度用切應(yīng)變表示。如圖所示，線段AB原長為，變形后AB的長度為。則按下式得到的稱為A點(diǎn)沿AB方向的線應(yīng)變簡稱應(yīng)變。四、桿件變形的基本形式1、桿件：長度遠(yuǎn)大于橫向尺寸的構(gòu)件。2、桿件變形的基本形式有四種：

拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。3、組合變形：兩種或兩種以上基本變形的組合，稱為組合變形。3.2基本變形形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲的概念；2.熟悉拉伸和壓縮、剪切和擠壓變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形的特點(diǎn)；3.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形其橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律；4.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形強(qiáng)度計(jì)算的基本方法。一、拉伸和壓縮變形1、受力特點(diǎn)作用在桿兩端的兩個力大小相等、方向相反、作用線與桿的軸線重合。2、變形特點(diǎn)桿件沿軸向發(fā)生伸長或縮短。3、內(nèi)力和應(yīng)力（1）內(nèi)力：拉伸和壓縮的內(nèi)力為軸力，一般用表示。軸力的正負(fù)號規(guī)定為：桿件的變形為縱向伸長時(shí)，軸力為正，稱為拉力；桿件的變形為縱向壓縮時(shí)，軸力為負(fù)，稱為壓力。（2）應(yīng)力拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力垂直于橫截面，所以應(yīng)力也垂直于橫截面，根據(jù)應(yīng)力的定義可知，橫截面上的應(yīng)力為正應(yīng)力，用σ表示。拉伸變形時(shí)的內(nèi)力拉應(yīng)力σ為正；壓應(yīng)力σ為負(fù)（3）胡克定律英國科學(xué)家胡克通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了力與變形的關(guān)系：當(dāng)桿內(nèi)的應(yīng)力不超過某一限度時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，稱為胡克定律。式中常數(shù)E稱為彈性模量，其值隨材料不同而不同。由上式可以看出，當(dāng)其它條件不變的情況下，E越大，則材料的變形越小。因此彈性模量E表示材料抵抗拉、壓彈性變形的能力，是材料的剛度指標(biāo)。長度與受力情況相同的桿，EA值愈大，桿的變形就愈小，說明EA表示桿件抵抗拉壓變形能力的大小，稱為桿的抗拉（壓）剛度。4、拉伸壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能（1）塑性材料的力學(xué)性能彈性階段（ob段）：只產(chǎn)生彈性變形。A點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值稱為比例極限，記為P；b點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值，稱為彈性極限。

屈服階段（bc段）：當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后繼續(xù)加載，應(yīng)變增加很快，而應(yīng)力先下降，然后作微小的波動，在曲線上出現(xiàn)接近水平線的小鋸齒形線段。這種應(yīng)力基本保持不變，而應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象，稱為屈服或流動，所對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限或稱屈服強(qiáng)度，用表示，是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。強(qiáng)化階段（ce段）：過了屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力。這種現(xiàn)象稱為材料的強(qiáng)化。強(qiáng)化階段的最高點(diǎn)e點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力是材料所能承受的最大應(yīng)力，稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。它表示材料所能承受的最大應(yīng)力。是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。頸縮階段：過e點(diǎn)后，應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，在試樣的某一局部范圍橫向尺寸急劇縮小，形成頸縮現(xiàn)象。試樣承載能力急劇下降，在頸縮處被拉斷。（2）脆性材料的力學(xué)性能脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線沒有明顯的直線部分。在較小的拉應(yīng)力下就被拉斷，沒有屈服和頸縮現(xiàn)象，拉斷前的應(yīng)變很小。鑄鐵是典型的脆性材料拉斷時(shí)的最大應(yīng)力即為其強(qiáng)度極限。因?yàn)闆]有屈服現(xiàn)象，強(qiáng)度極限是衡量強(qiáng)度的唯一指標(biāo)。

如灰鑄鐵無屈服極限，強(qiáng)度極限大大超過拉伸時(shí)強(qiáng)度極限4~5倍，故抗壓性能強(qiáng)，適用受壓零件。（3）工作應(yīng)力、極限應(yīng)力、許用應(yīng)力、安全系數(shù)與強(qiáng)度條件工作應(yīng)力：構(gòu)件工作時(shí)，由載荷引起的應(yīng)力。極限應(yīng)力：使材料喪失正常工作能力的應(yīng)力。許用應(yīng)力：材料允許承受的最大應(yīng)力[

]

。軸向拉伸或壓縮的強(qiáng)度條件：極限應(yīng)力用表示，塑性材料的極限應(yīng)力是其屈服極限；對于脆性材料的極限應(yīng)力是其強(qiáng)度極限。n大于1,稱為安全系數(shù)二、剪切變形1、剪切變形桿件受到大小相等、方向相反、作用線不重合且相距較近的兩個垂直于桿軸線方向的力的作用時(shí)，桿件位于兩個力中間部分各截面將產(chǎn)生相互錯動，這種變形稱為剪切變形。2、受力特點(diǎn)大小相等、方向相反、作用線相距很近。3、變形特點(diǎn)剪切面沿外力的方向發(fā)生相對錯動。常見受剪的聯(lián)接件：4、剪切應(yīng)力構(gòu)件受到剪切力的作用時(shí)，在它的剪切面上就要產(chǎn)生與截面平行的抵抗剪切變形的內(nèi)力，稱為剪力，用表示。單位面積上剪力的大小稱為剪應(yīng)力，其方向與剪力相同，平行于橫截面，為切應(yīng)力，用表示。5、剪切的強(qiáng)度條件5、剪切的強(qiáng)度條件6、擠壓變形一般情況下，桿件發(fā)生剪切變形的同時(shí)，還伴隨著擠壓變形。擠壓變形是兩桿件在相互傳遞壓力的接觸面上，因局部受較大的壓力，而出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象（壓陷、起皺）。作用于接觸面間的壓力，稱為擠壓力，用符號Fjy表示。擠壓力引起的應(yīng)力為擠壓應(yīng)力，用表示。擠壓變形的受力情況：擠壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)力并不相同。擠壓應(yīng)力是分布在兩桿件接觸表面上的壓強(qiáng)；而壓縮應(yīng)力是分布在整個桿件內(nèi)部單位截面積上的內(nèi)力。三、扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形的實(shí)例：1、受力特點(diǎn)作用在桿件兩端的一對力偶，大小相等、轉(zhuǎn)向相反、力偶作用面垂直桿的軸線。2、變形特點(diǎn)扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各橫截面繞桿軸線發(fā)生了相對轉(zhuǎn)動。3、圓軸扭轉(zhuǎn)變形的外力、內(nèi)力及應(yīng)力（1）外力

扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，作用在軸上的外力是一對力偶，其力偶矩通常不直接給出。當(dāng)已知軸的轉(zhuǎn)速和傳遞的功率時(shí)，外力偶矩要利用公式計(jì)算。——外力偶矩，N?m；——軸傳遞的功率，kW；

——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。（2）扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力—扭矩

圓軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，橫截面上將產(chǎn)生內(nèi)力，此內(nèi)力為一力偶，此力偶矩稱為扭矩，用符號T表示。T（Tˊ）=截面一側(cè)（左或右）所有外力偶矩的代數(shù)和

扭矩的正負(fù)規(guī)定：按右手螺旋法則，四指彎向表示力偶的方向，大拇指的指向表示扭矩矢量的方向，若矢量的指向離開截面，扭矩為正；反之為負(fù)。依此規(guī)定，同一截面左右兩側(cè)的扭矩，數(shù)值和符號均相同。（3）圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)：圓軸扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各橫截面仍保持為平面，其大小、形狀均不變，相鄰兩橫截面間的距離不變，只是繞軸線作了一定角度的相對轉(zhuǎn)動。由此，得到扭轉(zhuǎn)變形截面應(yīng)力分布圖：應(yīng)力分布規(guī)律：截面上某點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小與該點(diǎn)至圓心的距離成正比，圓心處扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為零。圓周上扭轉(zhuǎn)時(shí)最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為——橫截面上最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，Pa；——橫截面上的扭矩，N?m；——橫截面的抗扭截面模量m3，表示橫截面抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。①實(shí)心圓軸②空心圓軸4、扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件四、彎曲變形1、受力特點(diǎn)外力垂直于軸線或在軸線的平面內(nèi)受到力偶的作用。2、變形特點(diǎn)軸線由直線變成曲線。彎曲變形實(shí)例：3、梁工程上把以彎曲變形為主要變形的構(gòu)件稱為梁。梁按支座形式不同，可分為簡支梁、外伸梁、懸臂梁。

簡支梁外伸梁懸臂梁4、梁的內(nèi)力—剪力和彎矩梁在外力作用下，橫截面上將產(chǎn)生內(nèi)力。（1）沿截面作用的力Fj(Fjˊ)，作用線通過截面形心并與外力平行，該力為剪力。（2）垂直于橫截面作用的力偶矩M（Mˊ），稱為彎矩。彎矩的正負(fù)規(guī)定，由該截面附近的變形情況確定。若梁在該截面附近彎成上凹下凸，則彎矩力正；反之為負(fù)。一般梁的跨度比較大，剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力對梁的強(qiáng)度影響很小，可忽略不計(jì)。5、純彎曲時(shí)的正應(yīng)力（1）純彎曲一般的平面彎曲中，梁的橫截面上既有剪力又有彎矩，在梁的橫截面上同時(shí)存在彎曲剪應(yīng)力和彎曲正應(yīng)力。由于剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力對梁的影響較小，可忽略不計(jì)。當(dāng)梁的橫截面上只受變矩時(shí)，該梁無剪切變形，只有彎曲變形，這種平面彎曲稱為純彎曲。

（2）橫截面上應(yīng)力分布規(guī)律純彎曲變形時(shí)所有橫截面仍保持平面，只是繞中性軸相對轉(zhuǎn)動，截面上各點(diǎn)伸長處受拉，縮短處受壓，其大小為該點(diǎn)到中性軸的距離成正比分布。橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律是：正應(yīng)力的分布規(guī)律是橫截面上各點(diǎn)正應(yīng)力的大小與該點(diǎn)到中性軸的距離成正比。中性軸上的正應(yīng)力等于零，離中性軸最遠(yuǎn)點(diǎn)上、下邊緣正應(yīng)力最大。3.3汽車常用零件的變形與疲勞破壞一、汽車常用零件的變形零件在使用過程中，由于承載和內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱為變形。變形的曲軸變形斷裂的連桿變形的齒輪零件變形失效的分類：彈性變形失效、塑性變形失效、蠕變。2、汽車零部件變形的影響（1）發(fā)動機(jī)氣缸體變形會造成氣缸磨損量增加、軸頸和軸瓦磨損加劇、加速曲軸疲勞失效等后果。（2）曲軸彎曲變形會破壞動平衡，引起發(fā)動機(jī)工作震動，噪音增大，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法正常運(yùn)行。（3）變速器殼體變形會使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生動載荷，從而使變速器的技術(shù)狀況惡化，嚴(yán)重時(shí)將會引起變速器跳檔。（4）驅(qū)動橋殼體變形會使汽車兩半軸軸線不重合，后輪運(yùn)動不正常，加劇輪胎的磨損，使汽車傳動效率降低，行駛阻力增大，滑行性能變差。嚴(yán)重時(shí)，還會影響汽車的制動性能，使半軸發(fā)生斷裂。（5）車架彎曲變形會破壞汽車各總成的相對位置，引起總成早期損壞，導(dǎo)致輪胎異常磨損；此外，還會產(chǎn)生異響。3、零件變形的原因（1）內(nèi)應(yīng)力的影響。內(nèi)應(yīng)力的影響包括兩方面，一是因零件各部分的冷卻速度不同引起的熱應(yīng)力，二是由于零件制造加工過程產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。鑄鐵的殘余內(nèi)應(yīng)力長期作用會使彈性極限降低，產(chǎn)生減小內(nèi)應(yīng)力的塑性變形，稱為內(nèi)應(yīng)力松弛，零件則因內(nèi)應(yīng)力松弛而產(chǎn)生變形。（2）外載荷的影響。汽車零件在工作過程中，由于傳遞力或轉(zhuǎn)矩而承受外載荷，尤其在汽車滿載或超載工作時(shí)，外載荷將在零件內(nèi)部產(chǎn)生各種應(yīng)力，如果應(yīng)力超過了材料的屈服極限，則會導(dǎo)致零件產(chǎn)生塑性變形。（3）溫度的影響。由于金屬的彈性極限隨溫度的升高而降低，同時(shí)在高溫作用下內(nèi)應(yīng)力松弛進(jìn)行的更徹底，所以在溫度較高的條件下工作的零件更容易變形。二、汽車零部件的疲勞破壞零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞破壞是汽車零件常見及危害性最大的一種失效形式。汽車上大約有90%以上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效，如曲軸、連桿、連桿螺栓、氣門、氣缸套、轉(zhuǎn)向節(jié)、橫拉桿、半軸、車架、鋼板彈簧等零件的斷裂，絕大多數(shù)屬于疲勞斷裂。1.疲勞斷裂的分類根據(jù)零件的特點(diǎn)及破壞時(shí)總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。發(fā)生高周疲勞時(shí)，應(yīng)力一般在屈服強(qiáng)度以下；發(fā)生低周疲勞時(shí)，應(yīng)力可高于屈服極限。汽車零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。2.零件疲勞斷裂的原因（1）設(shè)計(jì)制造因素零件設(shè)計(jì)不合理造成結(jié)構(gòu)上存在缺陷。如曲軸、變速箱軸等零件截面突變處、臺階、鍵槽、油孔、接頭等部位的局部應(yīng)力過于集中。（2）使用維修因素汽車在使用過程中操作不規(guī)范，或經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)行，使零部件長時(shí)間受到過大的載荷作用，引起零部件的早期疲勞，從而加快了零件的疲勞斷裂。3.提高汽車零件抗疲勞斷裂的措施（1）在設(shè)計(jì)制造過程中盡可能避免零件出現(xiàn)各種缺陷，減小應(yīng)力集中，提高零件的疲勞強(qiáng)度，防止零件早期疲勞斷裂。（2）對汽車在使用過程中發(fā)生疲勞斷裂的零件，尤其是發(fā)生早期疲勞斷裂的零件，設(shè)計(jì)制造部門及使用維修人員應(yīng)認(rèn)真做好調(diào)查研究工作，分析查明零件疲勞斷裂的原因，進(jìn)行改進(jìn)。（3）按規(guī)范操作規(guī)程開車，避免零件承受額外載荷。零件受到的外力越大，發(fā)生斷裂的可能性越大。因此，在汽車使用過程中應(yīng)盡量避免超載運(yùn)行，嚴(yán)禁猛起步和告訴急轉(zhuǎn)彎，慎用緊急制動，在不良路面上行駛時(shí)應(yīng)控制車速。（4）做好技術(shù)維護(hù)工作，注意易疲勞斷裂零件的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作異常跡象，避免發(fā)生突發(fā)性損壞。保持發(fā)動機(jī)良好的工作狀態(tài)，發(fā)動機(jī)處于良好潤滑性能和正常溫度下工作，可以減少酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)的生成，防止零件受到腐蝕與疲勞的聯(lián)合作用。（5）按規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行正確拆裝，防止零件局部受力過大或受到損傷。小結(jié)：1、材料力學(xué)的基本概念變形固體、外力、內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變2、構(gòu)件正常工作應(yīng)滿足的要求：足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。3、外力、內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變的含義4、基本變形形式及特點(diǎn)拉伸和壓縮變形剪切變形扭轉(zhuǎn)變形彎曲變形5、汽車零部件常見變形形式磨損、腐蝕、斷裂、變形6、汽車零部件變形的影響基礎(chǔ)件如發(fā)動機(jī)、變速器殼體、驅(qū)動橋殼體等的變形會破壞總成中各零件的相對位置。7、汽車零部件變形的原因內(nèi)應(yīng)力、外載荷、溫度。8、提高汽車零部件抗疲勞斷裂的措施設(shè)計(jì)時(shí)減少應(yīng)力集中，提高零件疲勞強(qiáng)度；按操作規(guī)程開車，避免零件承受額外載荷；做好維護(hù)工作，正確拆裝。《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》

第4章汽車常用金屬材料【本章內(nèi)容】4.1金屬材料的分類及性能4.2有色金屬及其在汽車中的應(yīng)用4.3黑色金屬及其在汽車中的應(yīng)用4.1金屬材料的分類及性能學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握金屬材料的分類；

2.掌握金屬材料的性能；

汽車的材料構(gòu)成一般的汽車都由一萬個以上的零部件組成，這些零部件使用了超過60種不同材料。制造汽車各種零部件用的材料統(tǒng)稱為汽車工程材料，汽車工程材料主要包括金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等。其中鋼﹑鐵﹑塑料﹑鋁﹑橡膠﹑玻璃等材料占轎車質(zhì)量的90%，其余10%為其他多種材料，包括有色金屬（銅、鉛、鋅、錫等）以及車中裝備的液體（燃油、潤滑劑、其他油品和水基液等）。汽車零部件選擇材料遵循原則：（1）使用性能原則。采用所選材料制造的零件在使用過程中具有良好的工作性能；（2）工藝性能原則。所選用材料能夠確保零件便于加工；（3）經(jīng)濟(jì)性原則。所選用的材料能使產(chǎn)品具有較低的總成本。鋼鐵材料是最常見的金屬材料，屬于黑色金屬，是以鐵和碳為主要元素的鐵碳合金。含碳量在2.11%以下的鐵碳合金稱為鋼，含碳量在2.11%～6.69%的鐵碳合金稱為鑄鐵。鋼鐵材料在汽車工業(yè)中占主流地位。一輛中型載貨汽車上鋼鐵材料約占汽車總重量的3/4，轎車上約占2/3。一、金屬材料的分類黑色金屬：有三種，即鐵、錳、鉻有色金屬：黑色金屬以外的其他金屬二、金屬材料的性能1、力學(xué)性能力學(xué)性能是指金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能。力學(xué)性能也稱為機(jī)械性能。常用的力學(xué)性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度等。金屬材料的力學(xué)性能是零件設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。（1）強(qiáng)度。強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的能力。強(qiáng)度指標(biāo)一般用單位面積所承受的載荷即應(yīng)力表示，符號為σ，單位為MPa。強(qiáng)度分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等。其中抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是常用的強(qiáng)度指標(biāo)。（2）塑性。塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。常用的塑性指標(biāo)有伸長率δ和斷面收縮率φ。伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之塑性越差。（3）硬度。硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度能夠衡量金屬材料軟硬程度，是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。常用的硬度表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）。（4）沖擊韌性。金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性,用ak表示，單位為J/cm2。ak值越大，則材料的韌性就越好；ak值低的材料稱為脆性材料，ak值高的材料稱為韌性材料。（5）疲勞強(qiáng)度。很多零件在工作過程中所受到的應(yīng)力都隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力（也稱為循環(huán)應(yīng)力）。在交變應(yīng)力的作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較長時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。

金屬材料在指定壽命（循環(huán)基數(shù)）N0（如合金鋼為107，低碳鋼5×106）時(shí)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到N0次仍不發(fā)生疲勞破壞，此時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。材料的疲勞強(qiáng)度是材料力學(xué)性能中的一個重要性能。凡承受交變負(fù)荷的零件在設(shè)計(jì)時(shí)都需用疲勞極限進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

2、工藝性能（1）切削加工性。金屬材料的切削加工性是指其被切削加工的難易程度。切削加工性好的材料，切削時(shí)消耗的能量少，刀具壽命長，易于保證加工表面的質(zhì)量，切屑易于折斷和脫落。（2）鑄造性能。屬材料的鑄造性能主要是指流動性、收縮性和產(chǎn)生偏析的傾向。流動性是流體金屬充滿鑄型的能力。流動性好能鑄出細(xì)薄精致的復(fù)雜鑄件，能減少缺陷。收縮性是指金屬材料在冷卻凝固中，體積和尺寸縮小的性能。收縮是使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、內(nèi)應(yīng)力、變形、開裂的基本原因。偏析是指金屬材料在凝固時(shí)造成零件內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。常用的金屬材料中，鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。（3）鍛造性能。金屬材料用鍛壓加工方法成形的能力稱為鍛造性。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性越好。（4）焊接性能。金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性稱為焊接性。在機(jī)械行業(yè)中，焊接的主要對象是鋼材。碳含量是焊接性能好壞的主要影響因素。碳與合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，焊接性能越差。（5）熱處理性能。熱處理性能是指金屬材料通過熱處理后改變或者改善性能的能力。熱處理性能包括可淬性、氧化脫碳、變形開裂等幾個方面。鋼是采用熱處理最為廣泛的材料。中碳鋼的熱處理性能較好。3.2有色金屬及其在汽車中的應(yīng)用有色金屬包括純金屬及有色合金。有色純金屬分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類。類型特

點(diǎn)重有色金屬密度大于4.5g/cm3，其中Pt最重其密度為21.45g/cm3。輕有色金屬密度小于4.5g/cm3,如：Ag、Mg、Na、Ca、K等。其中Mg最輕，密度僅為1.74g/cm3。貴有色金屬如：Au、Ag、Pt、Nb、Ir、er等。稀有金屬稀有輕金屬：Ti、Li、銣、銫、鈹?shù)?，其中比重最小的是Li，其密度僅為0.53g/cm3。稀有高熔點(diǎn)金屬：W、Mo、Sb、Nb、Zr、Hf、V、La等，其熔點(diǎn)一般大于1700℃，其中W熔點(diǎn)最高為3390℃。稀有分散金屬：鎵、In、鉈、鍺等，在地殼中分散分布，沒有獨(dú)立

礦床。稀土金屬：鈧、釔、鑭系合金（鑭、鈰、鐠、釹等15個相似元素）

雖然以共生形式存在，但儲量很大。放射性元素鐳、錒系元素，如：釷、鏷、鈾等。半金屬Si、Se、Te、B共五個元素，能傳熱導(dǎo)電，具有一定的金屬特性。一、銅及銅合金銅是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬材料，銅的熔點(diǎn)低，易合金化。銅及銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性能，易于加工，且外表美觀。

在汽車制造業(yè)中，銅及銅合金主要用于散熱器、制動系統(tǒng)、液壓裝置、軸承、剎車摩擦片、墊圈以及各種接頭、配件等。每輛汽車用銅可達(dá)10-21公斤。銅及銅合金分類：1、黃銅黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金，銅鋅二元合金稱為普通黃銅或簡單黃銅。為改善普通黃銅的性能，常添加鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等元素。三元以上的黃銅稱為特殊黃銅或復(fù)雜黃銅。黃銅具有良好的塑性。黃銅用“H”表示，后面的數(shù)字表示銅的百分含量，如H90、H80等，表示含銅量為90%、80%，含鋅量為10%、20%的黃銅。汽車水箱中的黃銅放水閥2.青銅青銅是銅與除了鋅、鎳以外的其他元素形成的合金。通常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名，如錫青銅、鉛青銅、鋁青銅等。錫青銅的鑄造性能、減摩性能和機(jī)械性能好，適合于制造軸承、蝸輪、齒輪等。鉛青銅是常用的軸承材料。鋁青銅強(qiáng)度高，耐磨性和耐蝕性好，用于鑄造高載荷的齒輪、軸套。青銅軸承及襯套青銅齒輪青銅的顏色：純銅為紫紅色，加入錫或鉛顏色為黃色偏紅，因埋在土里后顏色因氧化而青灰，稱為青銅。青銅中錫占的分量增多，其光澤就會從青銅色轉(zhuǎn)為赤黃色、橙黃色、淡黃色。錫占到30-40%，青銅就會變?yōu)榛野咨Ｇ嚆~劍——越王勾踐劍二、鋁及鋁合金1、純鋁①純鋁的密度小，大約是鐵的1/3，熔點(diǎn)低660℃。②鋁的塑性很高，強(qiáng)度低，易加工。③具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性和耐核輻射性，無磁性，無毒，耐低溫。④純鋁在空氣中易氧化，在表面形成一層致密牢固的氧化膜，因而抗大氣腐蝕性能好。⑤純鋁還具有良好的低溫塑性，直到-253℃時(shí)其塑性和韌性也不降低，且其硬度低，不適于制作受力的機(jī)械件。2、鋁合金在純鋁中加入合金元素就得到了鋁合金。鋁合金是汽車上應(yīng)用得最快最廣的輕金屬。鋁合金有兩大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金。汽車中應(yīng)用的主要是鑄造鋁合金。鑄造鋁合金分為Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系。汽車中的鋁合金零部件3.鋁及其合金在汽車中的應(yīng)用①底盤行走系統(tǒng)：橫梁、上下壁、轉(zhuǎn)向機(jī)殼、制動分泵殼、制動鉗、車輪、操縱機(jī)構(gòu)等。②傳動系統(tǒng)：變速箱殼、離合器殼、連接過濾板、換擋拔叉、傳動箱換擋端蓋。③發(fā)動機(jī)系統(tǒng)：發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、進(jìn)氣管、水泵殼、發(fā)動機(jī)殼、起動機(jī)殼、搖壁、搖壁蓋、濾清器底座、發(fā)動機(jī)拖架、正時(shí)鏈輪蓋、發(fā)動機(jī)支架、分電器座、汽化器等。④其它系統(tǒng)部件：離合器踏板、剎車踏板、方向盤、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動機(jī)框架、ABS系統(tǒng)部件。三、鎂及鎂合金鎂是一種輕質(zhì)的銀白色金屬，在鎂中添加一些其它的金屬元素，如鋁、鋅或鋁、錳等，它就會變成一種具有較高強(qiáng)度和剛度、良好的鑄造性能和減振性能的輕質(zhì)合金材料。1.鎂合金的特點(diǎn)（1）鎂合金的使用使汽車進(jìn)一步輕量化。（2）鎂合金的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷。（3）鎂合金還具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，從而降低生產(chǎn)成本。（4）鎂合金具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可以降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動，提高汽車的安全性和舒適性。汽車鎂合金零部件2.鎂合金在汽車中的應(yīng)用（1）車內(nèi)構(gòu)件：儀表盤、座椅架、坐位升降器、操縱臺架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向盤、鎖合裝置罩、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機(jī)殼、小工具箱門、車窗馬達(dá)罩、剎車與離合器踏板托架等。（2）車體構(gòu)件：門框、尾板、車頂框、車頂板等。（3）發(fā)動機(jī)：活塞、閥蓋、凸輪蓋、進(jìn)氣管、機(jī)油盤、交流電機(jī)支架、油過濾器接頭、馬達(dá)罩蓋、氣缸蓋、分配盤支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、右側(cè)半曲軸箱。（4）底盤：四輪驅(qū)動變速箱體、手動換擋變速器、變速器殼體、齒輪箱殼體、離合器外殼、輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤支架。四、鈦及鈦合金鈦及鈦合金密度小、比強(qiáng)度大，具有耐蝕性強(qiáng)、不受路面鹽類及廢氣的影響，可綠色回收，易加工與鋼材同樣的設(shè)備工藝，其記憶功能方便車身復(fù)原，高、低溫力學(xué)性能好。目前的賽車幾乎都使用了鈦材。汽車用鈦部件主要包括閥、連桿、螺栓等。鈦合金零件五、鉛、錫及其合金1、鉛及鉛合金鉛主要應(yīng)用于汽車的蓄電池，鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動勢較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是比能量（單位重量所蓄電能）小，十分笨重，對環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。鉛合金也用于制作軸承，鉛基軸承合金以鉛為基本成分，加入適量的錫和銻，鉛基軸承合金磨合性和減振性好，自潤性好，噪聲低。2.錫及錫合金錫基合金是最早應(yīng)用的發(fā)動機(jī)滑動軸承的材料之一。錫基軸承合金具有優(yōu)良的抗咬合性、順應(yīng)性、嵌入性、耐腐蝕性及工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)，但由于其疲勞強(qiáng)度低，因此只能應(yīng)用于小型、輕載的汽車發(fā)動機(jī)軸瓦或者作為襯套材料使用。4.3黑色金屬及其在汽車中的應(yīng)用一、碳素鋼及其在汽車中的應(yīng)用碳素鋼也稱為碳鋼，是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。碳素鋼中除了含碳外，還含有少量硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。碳素鋼在工業(yè)上占有很重要的地位，約占鋼總產(chǎn)量的90%以上。汽車的外殼、車架、車橋等很多零部件材料采用的都是碳素鋼。1、碳素鋼的分類（1）按含碳量分類低碳鋼（WC≤0.25%）中碳鋼（WC0.25%—0.6%）高碳鋼（WC>0.6%）（2）按鋼的質(zhì)量分類普通碳素鋼（S≤0.050％、P≤0.045％）優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S≤0.040％、P≤0.040％）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S≤0.030％、P≤0.035％）（3）按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制作各種工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)器零件，一般為低碳鋼；碳素工具鋼：主要用于制作各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼。2.碳素鋼的牌號與用途（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強(qiáng)度分為5個牌號：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。每個牌號由于質(zhì)量不同分為A、B、C、D、E等級，可軋制成鋼板、鋼筋、鋼管等其中A的質(zhì)量等級最低，E的質(zhì)量等級最高?？绍堉瞥射摪濉摻?、鋼管、型鋼等。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號以碳的平均質(zhì)量萬分?jǐn)?shù)表示。如20、45等。20表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%，45表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%。用于制作汽車曲軸、連桿等重要零件。（3）碳素工具鋼鋼號以碳的平均質(zhì)量千分?jǐn)?shù)表示，并在前加T。如T8、T12等。T8表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%。碳素工具鋼一般為優(yōu)質(zhì)鋼，若S、P含量更少，質(zhì)量等級更高，則為高級優(yōu)質(zhì)鋼，在牌號后加“A”，如T12A。（4）鑄鋼鑄鋼牌號是在數(shù)字前冠以ZG，數(shù)字代表鋼中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以萬分?jǐn)?shù)表示）。如ZG25，表示含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%。用作齒輪、聯(lián)軸器等。二、合金鋼及其在汽車中的應(yīng)用1.合金結(jié)構(gòu)鋼按國標(biāo)規(guī)定，合金鋼的牌號采用“數(shù)字+合金符號+數(shù)字”的方法來表示。首部的數(shù)字表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)，化學(xué)元素符號表示主加元素，后面的數(shù)字表示所加元素的百分?jǐn)?shù)。若合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%，一般不標(biāo)出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%～2.49%、2.5%～3.49%、…時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)以2、3…。如16Mn、55Si2Mn。例：40Cr表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%，合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明，G表示滾動軸承鋼，其后數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)；Y表示易切鋼，其后數(shù)字表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)；高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼在牌號尾部加符號“A”表示。如GCr15、Y40Mn、30CrMnSiA等。GCr15表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%（特例）的滾珠軸承鋼；Y40Mn表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%的易切削鋼；30CrMnSiA表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、鉻、錳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1.5%的高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。2.合金工具鋼和高速工具鋼除首部數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)不標(biāo)出外，其余規(guī)則與合金結(jié)構(gòu)鋼牌號規(guī)則相同。如5CrMnMo、W18Cr4V、Cr12等。5CrMnMo表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，鉻、錳和鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都少于1.5%。W18Cr4V是一種高速工具鋼，高速工具鋼一般不標(biāo)出碳含量，該牌號表示材料為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%～0.8%，鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5～19%，鉻的量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.80～4.4%，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0～1.4%的高速工具鋼。3.特殊性能鋼特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。其牌號首位數(shù)字一般表示含碳量的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)平均含碳量≥1.00%時(shí)，用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示；當(dāng)含碳量上限＜0.10%時(shí)，以“0”表示含碳量化學(xué)元素符號表示主加元素，后面的數(shù)字表示所加元素的百分?jǐn)?shù)。如1Cr18Ni9Ti、1Cr11MoV等。1Cr18Ni9Ti表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.5%的不銹鋼。4.汽車用高強(qiáng)度鋼汽車高強(qiáng)度鋼是指其抗拉強(qiáng)度大于600MPa的鋼材。與傳統(tǒng)的普通鋼相比，汽車高強(qiáng)度鋼具有更高的強(qiáng)度和更好的塑性，能夠承受更大的沖擊力和扭轉(zhuǎn)力，提高汽車的安全性能。國家已公布的汽車用高強(qiáng)度鋼大致可分2類：傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼(CHSS)和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)。常用的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼主要有復(fù)相（CP）鋼、雙相（DP）鋼、相變誘發(fā)塑性（TRIP）鋼和孿生誘發(fā)塑性（TWIP）鋼等幾種。汽車高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用1）車身結(jié)構(gòu)。主要有發(fā)動機(jī)蓋板、門外板、行李箱外板、頂蓋板、車門護(hù)梁、前后保險(xiǎn)杠、A/B/C柱、車門檻、橫梁、縱梁等。汽車高強(qiáng)度鋼在車身結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用不僅可以減少車身的重量，提高車輛的整體強(qiáng)度和剛度，從而提高車輛的安全性能。2）安全氣囊支架。使用高強(qiáng)度鋼制造的安全氣囊支架能夠更好地吸收碰撞能量，保護(hù)乘員的安全。3）底盤和懸掛系統(tǒng)。采用高強(qiáng)度鋼制造底盤和懸掛系統(tǒng)能夠提高車輛的剛度和強(qiáng)度，增加車輛的穩(wěn)定性和操控性能。目前，汽車懸架零部件、轉(zhuǎn)向柱、車輪、輪轂以及新能源汽車中的電池組防護(hù)底板等都采用了高強(qiáng)度鋼制造。4）發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)。如軸承、齒輪、離合器等零部件用高強(qiáng)度鋼制造，能夠承受高溫和高壓的工作環(huán)境。三、鑄鐵及其在汽車中的應(yīng)用鐵碳合金中碳的含量大于2.11％時(shí)，稱之為鑄鐵。把含碳量為2.8％～4.0％的鑄鐵稱為灰鑄鐵。鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性，良好的加工性、減振性和耐磨性。按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同，鑄鐵分為：白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。白口鑄鐵中碳絕大部分以在滲碳體狀態(tài)存在，斷口亮白色，滲碳體硬而脆，較少應(yīng)用。灰鑄鐵中石墨片狀存在?？慑戣T鐵中碳以團(tuán)絮狀存在。球墨鑄鐵中碳以圓球狀存在。蠕墨鑄鐵中碳以蠕蟲狀存在。1.灰鑄鐵灰鑄鐵的碳含量在2.8％～4.0％，碳以片狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵中，斷口呈灰色。牌號用“HT+數(shù)字”表示，如HT150，表示最低抗拉強(qiáng)度為150MPa的灰鑄鐵。2.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化，退火而成，比灰鑄鐵具有較高的韌性，也稱韌性鑄鐵。常用來制造承受沖擊載荷的鑄件。如管接頭，閥門外殼等。牌號用“KTH/KTZ+兩組數(shù)字”來表示，如KTZ450-06，表示可鍛鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最低延伸率為6％。3.球墨鑄鐵鐵碳合金中的碳經(jīng)過球化處理而成球狀的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。其力學(xué)性能接近碳素結(jié)構(gòu)鋼，又具有鑄鐵的特性，所以應(yīng)用于凸輪軸、