项目五汽车文化概论58711.pdf

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1、 第 页 1 教学目标 知识目标：能力目标：教学重点 教学难点 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 6 课时 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 第 5 章 汽车材料 5.1 汽车金属材料 金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质，是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。金属材料的选择与使用，其主要依据就是其使用性能与工艺性能 5.1.1 黑色金属 钢与铸铁统称为黑色金属，它在汽车制造中占有相当大的比重。虽然随着汽车轻量化技术的发展，黑色金属使用的比例在

2、逐年下降，但它在汽车制造中仍占十分重要的地位。1.铸铁 2.钢 5.1.2.有色金属 在汽车制造中，有色金属的用量不是很大，但其作用却是黑色金属所不能替代的，如大量的电器元件、轴瓦等均用的是有色金属。1.铜和铜合金 铜与铜合金通常分为纯铜、黄铜和青铜三类。(1)纯铜 纯铜俗称紫铜，色泽紫红具具有良好的导电性和耐蚀性，尤其具有极好的塑性。纯铜在汽车上的应用，一是利用它的导电性，二是利用它的导热性。此外它也用作轿车内外装饰件、垫片、垫块甚至密封材料。但其强度和硬度低，不宜做结构件。(2)黄铜 黄铜即铜锌合金，其颜色随含锌量的增加由黄红色变到淡黄色，机械性能也会随之改变。黄铜在汽车上主要用来作散热器

3、、汽油滤清器滤芯、油管、油管接头以及化油器零件，或用作转向节衬套、钢板弹簧衬套、离合器与制动蹄支承轴衬套、转向臂轴衬套等耐磨损零件。(3)青铜 铜锡合金或除黄铜和铜镍合金以外的所有铜合金，都称为青铜。它广泛用于制造轴承、案例导入，引起学生兴趣。第 页 2 轴套、重要的齿轮、涡轮、弹簧及其他耐磨耐蚀零件。2.铝与铝合金 (1)纯铝 (2)铝合金 3.轴承合金 轴承合金又称轴瓦合金，是用于制造滑动轴承的材料。4.粉末冶金 粉末冶金的主要原料是有一定化学纯度和粒度的金属粉末，一般有铁基和铜基之分，再加入多种辅助材料如石墨、硫、硬脂酸和机油，有时还添加少量的合金元素，经压制成型后烧结加工而成。在汽车上

4、，主要采用铁基粉末冶金来制造多孔含油衬套及其他零件,如气门导管、钢板弹簧销衬套等。5.镁合金 镁是一种轻质的银白色金属，在空气中加热能够燃烧并能发出强烈的火焰，节日放的烟花中就含有镁粉，在夜幕中会爆发出闪闪发亮的礼花;但在镁材中添加一些其他的金属元素，如铝、锌或者铝、锰等，它就会改变自己的特征，变成一种具有较髙强度和刚度，具有良好铸造性能和减震性能的轻质合金材料，这些镁合金材料在现代汽车中得到了广泛的应用。5.2 汽车燃料 5.2.1 汽油和车用柴油 目前汽车燃料多为汽油和轻柴油。1车用汽油 汽油的主要性能。2车用柴油 柴油时柴油机的燃料，车用柴油属于轻柴油。此外，还有专供柴油机鉴定用的标准柴

5、油和校验柴油机喷油嘴用的柴 5.2.2 汽车新能源 1.电能 电能指电以各种形式做功的能力，也是二次能源。它可以来源于风能、水能、核能、热能、太阳能等多种方式。以电能为动力的汽车就是电动汽车，它无须再用内燃机，因为电动汽车的电动机相当于原来的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。因此，电动汽车是非常有发展前景的替代能源汽车。2.液化石油气 液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸汽转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度时，遇明火即爆炸。液化石油气（LPG）主要是由丙烷（C

6、3H8）、丁烷（C4H10）组成的，有些 LPG 还含有丙烯（C3H6）和丁烯（C3H8）。LPG 一般是从油气田、炼油厂或乙烯厂石油气中获得。LPG 与其他燃料比较，具有以下独特的优点。3.氢气 氢气汽车是指用氢气作燃料的汽车。氢气的来源主要是从水中通过裂解制取，或者来源于各种副产品。氢能汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。这样一 第

7、页 3 方面有效减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题，高速车辆、巴士、潜水艇和火箭已经在使用不同形式的氢燃料。另一方面，能源从来都是个问题，近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得了重大突破，而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的发动机。5.2.3 电动汽车简介 电动汽车能广泛利用各种资源，能量的利用率高;电动汽车是零排放汽车，结构简单，维修使用方便。根据所使用基本动力能源不同，电动汽车可分为：蓄电池电动汽车”EV“。混合动力电动汽车和燃料电车电动汽车。1蓄电池电动汽车 蓄电池电动汽车（Electric Vehicle），是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车。由电池组，控

8、制系统，驱动系统以及完全保护系统等组成。EV 的动力电池具有 96312V 的高压直流电。因此必须设置安全保护系统。2.混合动力电动汽车。混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle），是在蓄电池电动汽车的基础上加入辅助动力单元组成。辅助动力单元实际上是一个动力发电机组或某种原动机。3燃料电池电动汽车 燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle)，由燃料电池组、燃料电池动力系统、驱动系统组成。燃料电池电动汽车的工作原理是：5.3 汽车工作液 汽车工作液对整体汽车工作起着辅助的作用。它包括发动机冷却液、汽车制动液、汽车空调制冷剂等。5.3.1 发动

9、机冷却液 1.冷却液的主要功能 2.发动机冷却液的规格 3.发动机冷却液的正确使用 5.3.2 汽车制动液 1汽车制动液的主要性能 2汽车制动液的规格 3汽举制动液的正确使用 5.3.3 汽车空调制冷剂 1汽车空调制冷剂的主要性能 汽车空调制冷剂的主要性能：汽化潜热大，且易于液化；不破坏大气层，有利于环境保护。2汽车空调制冷剂的规格 3.汽车空调制冷剂的正确使用（1）确认汽车是采用哪种制冷剂的空调系统。（2）R134a 与 R12 两种制冷剂不能混用。（3）R12 空调制冷系统使用的压缩机润滑油不得用于 R134a 空调制冷系统中。（4）R12 空调制冷系统使用的干燥剂不得用于 R134a。图

10、解相关性。流程说明。第 页 4（5）两种制冷系统中的密封件、橡胶软管、检测仪表和加注工具等不能混用。5.3.4 汽车润滑油及润滑脂 汽车润滑油脂主要有三类：发动机、车辆齿轮油以及润滑脂。它们主要是用作汽车各种相对运动零件的润滑介质，以减少摩擦，减轻零件磨损。此外，根据不同的使用条件，汽车润滑油还有密封、清洗、冷却以及防尘、防腐、防锈、防水等作用。1.发动机机油 内燃机润滑油以石油或合成油为原料，经加工精制并掺用各种添加剂调制而成。汽车发动机机油按用途不同分为两种，用于汽油机的称为汽油机机油，用于柴油机的称为柴油机机油。汽车发动机机油按机油品质和机油黏度又分为若干等级。发动机机油的使用性能分类，

11、是根据发动机机油在发动机台架试验中所得到的润滑性、清净分散性、抗氧化、抗腐蚀性等确定其等级的。2车辆齿轮油 车辆齿轮油是由于润滑汽车齿轮变速器和前后桥减速器（即主减速器）的齿轮润滑油。车辆齿轮的作用与发动机的作用基本相同，起润滑、冷却、防蚀和缓冲的作用。车辆齿轮油除应具有良好的润滑性和极压抗磨性、良好的低温操作性和黏温性、良好的热氧化安定性、良好的抗腐性和防锈性等使用性能外，还应具有一些与发动机油相同的使用性能，如抗泡沫性、清洁性等。车辆齿轮油的极压抗磨性是指油中的极压抗磨剂在高压、高速、高温的苛刻工作条件下，能在齿轮轮齿齿面上与金属发生化学反应生成反应膜，防止齿面擦伤或烧结的性质。3.汽车润

12、滑脂 润滑脂由基础油、稠化剂和添加物（添加剂和填料）组成。润滑脂的结构是指润滑脂的稠化剂和基础油组分颗粒的物理排列。润滑剂是具有结构骨架的两相胶体结构的分散体系，基础油是这种分散体系中的分散介质，稠化剂粒子或纤维构成骨架，即分散相，将基础油保持在骨架中。5.4 汽车其他材料 5.4.1 塑料 为实现汽车轻量化，提高汽车的舒适性和安全性，近年来，各国汽车塑料制品的用量日益增多，一般每辆轿车上的塑料用量已达到 9%左右。许多通用塑料、工程塑料及其增强塑料，都能在不同程度上代替钢、铜、不锈钢、铝合金、无机玻璃等材料，用作汽车结构件或内外装饰件。最常用的塑料材料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS 等。

13、1.聚氯乙烯 聚氯乙烯（PVC)由聚乙烯经自由基聚合反应而成。在汽车上使用的品种有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、玻纤增强聚氯乙烯、固性低发泡聚氯乙烯等，用于制造仪表板罩、汽车顶盖内衬、后盖板表皮、操纵杆盖板、备胎罩、转向盘、货箱衬里、窗玻璃升降器盖、保险杠套、电线包覆层、货车地板等。2.聚乙烯 聚乙烯（PE)是由单体乙稀本体聚合而成的结晶型高聚物，是当前产量最大的塑料品种。按其生产方式，聚乙烯可分为高压聚乙烯、中压聚乙烯、低压聚乙烯，相应获得低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯三种类型。聚乙烯用于制作挡泥板、顶棚和门的减震材料、行李箱垫、空气导管、汽油箱、储液罐等。3.聚丙烯 聚丙烯（PP)由丙

14、烯在 Ziegler-Natta 催化剂作用下经配位聚合而得。其特点是密度小，为常用的塑料中材质最轻的一种；强度、硬度、刚性和耐热性均优于低压聚乙烯，有较好的化 比较说明。第 页 5 学稳定性，易成型。其品种有聚丙烯、玻纤增强聚丙烯、无机填料增强聚丙烯、电镀级聚丙烯，在汽车上应用于取暖及通风系统、车厢、发动机舱、车身、灯壳、水箱面罩、工具箱、备胎罩、电瓶、电线接线柱、接线盒盖、消声器等处。4.ABS ABS（塑料）是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体构成的一系列聚合物的总称。ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有优良的综合性能，容易电镀，易于成型，价格低廉。各种 ABS

15、材料主要用于制造后挡泥板、仪表板、收音机罩、空气排气口、转向喇叭盖、调节器手柄、格栅、后护板、上通风盖板、车轮罩、百叶窗、支架、镜框等。5.聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)俗名又叫有机玻璃，由甲基丙烯酸甲酯经自由基聚合而成，采用本体浇注方法直接生产板材、管、棒等制品。其品种有有机玻璃、珠光有机玻璃、甲基丙烯酸甲酯共聚模塑料等，用于制造窗玻璃、仪表玻璃、窥镜、反光镜、油标、罩盖、仪表壳、车灯玻璃等。6.聚酰胺 聚酰胺（PA)塑料是最重要的通用工程材料，俗称尼龙。工业上重要的聚酰胺有尼龙-6、尼龙-66、尼龙-1010、尼龙-610 以及共缩聚聚酰胺酸和耐高温的聚芳酰胺。聚酰胺用于制

16、造汽油箱盖、头枕支架、遮阳板支架、保险杠裙、燃油滤清器盖、汽车牌照框架、进气口外板、车轮罩、散热器水箱、后端板、燃油管道、气制动管道、泵壳、转向柱套、接线柱、熔断器壳、轴承架、雨刷器齿轮、门外侧手柄和飞轮盖等。7.氟塑料 氟塑料是一系列线型含氟聚合物的总称。其中以聚四氟乙烯最为重要，其次为聚三氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯等。氟塑料是一种耐高温、耐腐蚀的特种工程塑料，具有电绝缘性优良、摩擦系数低、自润滑性能优异等特点，用于制造各种垫片、垫圈、活塞环、阀座、轴承、缓冲环和滑块。5.4.2 橡胶 橡胶材料在每辆汽车中总重达几十千克，其中轮胎约占橡胶件总重的 70%，是汽车的主要橡胶件

17、。此外，还有各种汽车用橡胶配件，比如各种胶管、传动带、油封及高压密封、减振缓冲胶垫、窗玻璃密封条等，数量虽不太大，但对汽车的质量与性能却起着相当重要的作用。1.轮胎 轮胎是橡胶制品中的主要产品，世界橡胶总量的 50%60%都用于生产各类轮胎。轮胎有实心轮胎和充气轮胎两类，2.各种胶管 汽车用胶管包括水、气、燃油、润滑油、液压油等输送管。其中，液压制动胶管、气压制动胶管、水箱胶管、动力转向液压胶管、离合器液压胶管等是轿车上重要的功能件与保安件。3.橡胶密封制品 橡胶密封件以油封为主，包括 O 形管、密封圈、衬垫等，用于前后轴、曲轴、离合器、变速器、减速器、差速器、制动系统和排气系统等部位。橡胶密

18、封制品主要用于防止流体介质从一切机械、仪表的静止部件或运动件泄露，并防止外界灰尘、泥沙及水分等侵入密封机构。4.传动带 汽车用的传动带大多是无接头的环形带，要求传动速度准确、耐高速、噪声低、使用时间长。风扇皮带是汽车上常用的一种橡胶纤维绳三角带，主要用来传递曲轴皮带轮和水泵、第 页 6 发电机、空气压缩机等皮带轮之间的动力。为满足乘坐舒适、噪声小、操控稳定等要求，在汽车的发动机、车身、驱动等系统上还装有减震橡胶件，利用橡胶的高弹性起到弹簧作用。5.汽车密封胶条 汽车密封一成为汽车工业中的一个重要组成部分。随着汽车技术的不断发展，汽车密封胶条也会不断创新。密封胶条按照结构不同，有用单一橡胶做成，

19、有由橡胶和发泡海绵胶结合组成。用作密封胶条的橡胶材料有密实胶、海绵胶和硬质橡胶三种。硬质橡胶比较硬。密封条的胶料大部分使用耐老化、耐低温、耐水汽、耐化学腐蚀，特别是耐臭氧老化的三元乙丙橡胶（EPDM），这种橡胶还具有良好的加工型，可以与钢带，钢丝编织带、绒布、植绒、PU 涂层、有机硅涂层等复合，保证车厢与外界的防水、防尘、隔音、隔热、减震和装饰作用，一般情况下，EPDM密封条的使用寿命可达十几年。常见的车门密封条由共挤出的实心载体与海绵胶管密封条组成，海绵部分受到车体门框的压缩后提供密封功能。但当车速很高时，外部空气压力可能会超过海绵体提供的最大密封力，从而引起密封失效。为了解决这一问题，现代

20、的汽车公司设计了一种新型密封型材，将磁性橡胶引入海绵体中，即在海绵体上有一层磁性涂层或磁性嵌条，与车身金属框架直接发生磁吸作用，从而增加海绵体的密封功能。5.4.3 玻璃与工程陶瓷 玻璃是汽车车身上的主要透光材料，按在车身上的使用部位不同，玻璃可分为前挡风玻璃、后挡风玻璃、侧窗玻璃及顶窗玻璃等。一方面，作为车身玻璃（特别是挡风玻璃），必须要有很高的透明度，能抗水、酸、碱的腐蚀，并且有良好的机械强度，即硬度、弯曲强度和冲击强度等。玻璃的这些特性将直接影响着驾驶员的视野和行车安全。另一方面，玻璃的形状还将直接影响着车身的造型及空气动力特性。5.4.4 黏合剂 在汽车工业中，密封胶和密封胶黏结剂已成

21、为黏结各种零件和防止“三漏”的重要材料之一，在汽车防震、隔热、防腐、防漏、防松和降噪等方面起着重要作用。5.4.5 新型车身材料 汽车车身材料主要是金属薄钢板，一般厚度在 0.6mm2.0mm。随着现代轿车技术的发展，轿车材料要求既有相当的强度又要重量轻。采用铝合金的车身材料是一条出路，因为铝材比钢材轻。但是，铝材加工成高，而且冲压及焊接技术要求比较特殊，以目前的技术水平，尚不是一般厂家可以做到的。因此除了个别轿车车身全部用铝合金材料外，大部分轿车还是局部零部件使用铝合金，如车圈、发动机上盖等。为了使钢材能尽量减少重量又能保持一定的强度，经过试验发现在低碳钢内加微量元素如铌（Nb）或者钛（Ti），生成这些微量元素的碳化物，经处理可使轧制钢板的抗拉强度达420N/mm，能够深拉延，变形性好，可制成很薄的钢板，钢板厚度可小到 0.5mm 以下。在这些薄钢板上通过电镀等工艺，涂覆锌合金后再涂覆一层塑料，这样既有钢的高强度又有锌、塑料等材料的耐腐蚀性，总质量（重量）又等同于铝合金，十分适宜汽车使用。目前这种具有耐腐蚀镀层的高强度钢板已应用在现代轿车上。第 页 7