59-10-1教学录像38a：汽车用材|||清华大学-工程材料（国家级精品课） #大學公开课 #工程材料

好 我們繼續繼續學習 那麼下面呢 我們要進入這個第十章的學習 第十章學習 請同學們打開我們這個教材的目錄 目錄 第十章是工程材料的應用 工程材料的應用 那麼這一章呢 我們要介紹什麼呢 要介紹各個工程領域裏邊啊 一些用材的啊 這樣的一個基本的情況 大家給大家做一個啊 比較宏觀的這樣的一個介紹 實際上的也是複習我們原來的這個公正材料的知識啊 而那我們用到了各個工程領域裏邊來看看各個工程領域 他的用材的分佈情況 他的用材的特點是什麼啊 什麼那我們看到的一共有六個工程領域了 我們這給喫的啊 汽車領域的汽車用材 機艙領域裏面機上用在一級儀表用在任能設備用在化工設備用在航空啊 這個航天器用材不同的領域 你可以知道他用的這個材料啊 他的類別有不太相同的地方 那麼這麼多工程領域 我們不能一一的給大家進行介紹啊 那麼我們就和我們啊 這個戲 我們這個專業的情況 我們的只給大家介紹兩個啊 一個呢 就是汽車的用材 我們七歲的大家都比較熟悉啊 各個結構也都比較熟悉 我們給他的材料能做一個分析啊 第二個呢 我們介紹下任能設備的用材 那麼正好的緊跟緊接合我們的啊 這個專業看看我們將來在工程上面會遇到一些什麼樣的材料啊 那麼其他的四個這個領域的材料呢 希望同學們還有時間的啊 這個回去的就運動一下啊 簡單的看一下就可以了啊 可以啊 我們不做要求啊 那麼這部分內容啊 我們只要就大家熟悉啊 這個汽車和那任能設備上的啊 這個用材情況就可以了 下面我們首先來看汽車上的啊 這個工程領域裏面啊 他的用材的情況啊 首先我們要來看看汽車啊 他的結構啊 因爲我們是我們學校原來任能系和汽車系原來是一個系啊 原來是一個系啊 同樣學這門課程啊 所以我想大家的對汽車的也是比較熟悉的啊 比較熟悉的汽車主要有他的結構四部分啊 組成了一部分就是發動機部分啊 這發動機提供動力的啊 那發動機呢 他是用鋼體鋼蓋活射連個啊 曲折啊 等等潤化冷卻系統等等 這樣的一些啊 這個勾節組成的啊 多次組成第二個是底盤啊 底盤啊 也就是有一些傳統的裝置啊 比如說一些離合器啊 變速箱啊 等等這些啊 還有一些駕駛的啊 行駛啊 在這個系統啊 比如說車架車輪啊 還有轉向系統 像方向盤轉向的沃格爾等等 當然還有自動系統啊 比如說我們這個油泵氣泵 還有一些剎車的裝置啊 等等啊 這我們叫做底盤啊 底盤 第三部分叫車身系統啊 也就我們的這駕駛室啊 貨箱等等的啊 這樣一個大型的一種結構啊 結構啊 還有一部分就是電器啊 一些設備啊 一些電源啦啊 裏邊的一些啓動電貨照明啊 等等的 甚至空調啊 等等啊 這樣一些啊 我們現在看到還有DVD機啊 等等在裏邊啊 這些 那我們現在要就大家啊 比較熟悉的呢啊 就是發動機到底盤啊 這樣的這這個系統呢 我們的用材要熟悉一下啊 那麼對車身和電器設備 我們啊就就啊 很簡單的提一下就可以了啊 那這是一個汽車發動機和傳動系統的這樣的一個示意圖啊 我們來看一下前面就是發動機這一部分啊 發動機這部分 那麼這個部分就是鋼體啊 我們這個鋼體講了最後啊 這個裏邊啊 這個看到的整個的這個一些發動機 這裏邊的一些電火傳動啊 等等都裝到這個鋼體啊 這個啊 上面去的啊 上面有個鋼蓋啊 這個鋼蓋扣在上面 那麼裏邊的有活塞啊 有活塞 還有活塞環啊 那還有鋼套啊 等等這些啊 下面這個呢 就是連桿啊 當我們活塞上面啊 這個氣體進來燃燒 電火以後呢啊 他就爆炸以後呢 推動活塞運動啊 不是運動呢 他通過連桿呢 來轉動這個曲折 那是這個曲折的就運轉起來 那麼下面的就是這是一個力和氣取得的動力的通過這個力和氣的這個閉合 那麼傳遞到後面這個變速箱 這個齒輪上頭了啊 那麼這個齒輪的就傳遞到後面這個傳動軸 這裏有一個萬象節啊 他的工作原理呢 就是可以在各個方向上進行轉動啊 可以轉動啊 使這個力的這個方向進行變換啊 那麼這個通過這個傳動就下來以後呢 到了這個後橋啊 這個部分就是後橋 我們看到前面有個這裏有個錐形的齒輪就後橋的主動齒輪啊 那麼他把動力呢 傳遞給這個後橋的被動齒輪 這是個錐齒輪啊 那原來是這個方向的選擇呢 現在他可以變成這個方向的選擇 這個被動的原錐齒輪呢 就帶動了這個半軸進行運動啊 那半軸運動以後呢 就帶動了這個輪胎往前運動 將那個氣圈的就往前進 這整個的從發動機一直到這個後面的傳動啊 這個形式的啊 這樣的一個示意圖了哈 那麼我們下面將來分析發動機部位啊 他的這個主要的這個啊 這個零件啊 他的材料是怎麼選擇的啊 那麼我們看到的變速箱後橋啊 這個後面的這個半軸啊 當然我們還有輪胎等等啊 他的選擇他選擇 首先我們看到發動機的鋼鐵和鋼蓋啊 鋼鐵鋼蓋啊 那麼鋼鐵鋼蓋一般的使用的材料就是用鑄鐵和鋁合金兩種啊 那我一般的作用灰殼鑄鐵啊 來進行製作啊 大型的一些柴油機啊 發動機啊 那麼用鑄鐵比較多 那麼目前呢 就發展這個用鋁合金來做這個整個的鋼鐵啊 鋼蓋 因爲那鋁合金的啊 他比較輕啊 比較輕 我們的一些家用的小的汽車啊 那麼可以出用這種鋁合金來進行製作的那個發動機啊 就可以這個重量這個減輕啊 減輕 而我們看到鋼蓋的材料也是用鑄鐵和鋁合金啊 來進行啊 來進行製作的啊 來進行製作 鋼套鋼套是他在放在這個鋼梯裏面的 他將來裏面裝了活塞啊 那活塞要用活塞環的和他這個像摩擦的啊 摩擦的啊 那麼這個鋼套材料一般呢 我們看到的用鑄鐵來進行製作 那他這種鑄鐵呢 他加了合金元素的啊 比如說我們看到用高磷鑄鐵 他的內膜性非常好啊 鏗鑄鐵啊 也是他的非常好的內膜性 還有合金鑄鐵啊 來進行製作 但是用這樣的鑄鐵來進行製作鋼套以後 我們也可以通過表面處理進一步的提高他的內膜性啊 比如說我們表面給他鍍啊 那就提高他的內膜性 也可以進行表面垂活或者噴塗金屬的木啊 來提高他的這個抗膜啊 這樣的一個性能啊 性能 活塞活塞消耗活塞環是一組啊 這是活塞系統了啊 活塞系統啊 那活塞呢 我們知道他是在這個反覆的這樣的這個廣泛的運動 他本身的要求的質量要求輕啊 就密度小啊 密度小 而日強度的要求比較高的啊 同時呢 要求導熱性好啊 導熱性好 那麼這樣的話呢 我們就考慮了這個活塞啊 這個材料用鑄造鋁合金來進行製作鋁硅合金啊 用鋁硅合金來進行製作 那麼活塞箱呢 是把這個連桿和這個活塞啊 這個活塞啊 跟他連接起來的一根銷釘啊 那麼活塞箱要這個講了要安裝在這個這個活塞上面 讓這個活塞箱上面再裝上連桿啊 這麼出來的啊 走出來 那麼這個這個活塞箱的要求內膜硬度高 要求強韌啊 強韌啊 但我們看到了 他是用生碳鋼來進行製作的啊 那表面要進行生態 或者進行氫化處理呢 來提高他的這個內膜性啊 那麼要求非常強韌啊 因爲很多發動機的破壞啊 有這個活塞箱斷裂了以後就破壞了 一破壞以後呢 這個這個我們的這個連桿啊 就從這裏面凸出來了 就使勁的啊 這個扎這個活塞 最後把活塞扎爛了 甚至可以把鋼道給穿破 那麼這個發動機的整個就損壞了啊 所以這個活塞箱是非常重要的 這麼一個小小的一個啊 連接件啊 他要求強韌要求內膜 活塞環呢 我們看到有很多材料可以製作啊 我們可以用鑄鐵合金鑄鐵來製作 我們也可以用球膜鑄鐵來製作 那麼現在我們也要用不鏽鋼來進行製作的啊 那爲了提高活塞環它的內膜性啊 那麼它可以進行表面處理 比如說鍍鋼可以進行氮化啊 可以進行氮化 另外呢 也可以採用其他的一些啊 噴墨啊 這個菱花啊 氧化等等這樣的這種啊 這個表面處理的方式來提高它的這個內膜性和解膜性能 連桿啊 這個就是一個連桿 連桿這一頭呢 還有半拉 這半拉呢 和曲座啊 跟它抱在一起啊 抱在一起啊 那麼曲座上面當然還要裝這個 這個地方還要裝左腕的了 左腕啊 那麼我們看到這個地兒呢 就是講了一個小孔呢 就講了這個地兒就是放活塞銷的啊 這個和活塞相連接 所以這個活塞運動的推動它 那麼這個呢 它是推動這個曲座進行運轉 這麼一個鍵 那麼我們看到連桿它主要的硬力是什麼呢 主要是拉硬力 捏硬力和彎曲硬力啊 所以它主要是強韌啊 它強韌啊 那這樣的話 我們呢 從中長杆來進行製作啊 45杆40個40猛鵬進行調製處理 那麼它有足夠的強韌性 那麼它呢 表面要不要就內膜呢 它表面不要求內膜 因爲它裏邊還有啊 這個像這個這個裏邊 它還有放了這個這個軸瓦在裏邊的啊 有軸瓦在裏邊 氣門啊 這我們已經多次遇到這樣的這個零部件了哈 也就是精氣和排氣的啊 在那個氣門啊 那麼它氣門啊 這個氣門的座啊 氣門的座啊 那麼它很容易扭曲啊 氣門頭呢 非常容易變形啊 另外呢 它也容易氣炭 氣炭熱 它燃燒的 它溫度就比較高 這個氣門座能容易燒死啊 燒死它 那麼氣門這個房呢啊 我們一般的精氣的時候 我們用普通的啊 這樣的40個啊 這樣的調製鋼來這個做的啊 就可以了啊 那麼對排氣房呢 因爲它這個溫度的要求高一些啊 那我們也要就內腐蝕性能也要好一些 那我們用這個內熱鋼啊 這個專門做氣門用的啊 四個九歸二啊 不見得用四個十歸二木啊 來進行製造 成員了很多量比較高的這樣的內熱鋼來進行製造啊 大致的是這樣的一個啊 這個材料的選用啊 選用 氣球伴奏 我們上次進行過討論啊 根據他的技術條件 我們可以用中攤鋼啊 來進行這個啊 這個製造啊 製造那麼這個材料呢 一般呢 我們對於中小型的氣球的伴奏 我們可以用45號鋼 40個來進行製造 這些重型的汽車啊 我們需要有合金元素多一些的啊 像斯林哥逆斯林哥猛木啊 的吹頭性比較好一些的材料的製作啊 那麼上一堂課我們進行了扣檔討論啊 那麼我們進行一個伴奏的選擇的同學呢 選擇了45號鋼 但是剛纔呢 有一個同學呢 來給我說了一下哈 因爲45號鋼的這個材料 他的起伏強度比較低 不符合要求 應當選用斯林哥 的確是啊 我們上次課堂討論說呢 那個這個伴奏啊 應當用斯林哥來 這樣的話 他的所有的技術條件呢 都會滿足用45號鋼的他的起伏強度的稍微現在偏低了一點啊 偏低了一點 車身啊 我們看外賣整整個車身呢 我們一般的用普通的這個鋼板啊 來進行冷沖沖壓成型就可以了 那麼這個鋼板含材量很低 我們看08號鋼啊 20號鋼 25號鋼或者15號鋼啊 那麼都是含材量是在0.2以下的啊 0.2%以下 含材量很低 那麼爲了提高他的強度啊 我們的少量的加這個猛的合金元素 這裏邊啊 那麼是取345啊 這個低合金的啊 這樣的一種結構鋼啊 來進行製作啊 來進行製作 那麼汽車裏邊內部還有一些裝飾的一些件啊 那我們用高分子材料的進行製作啊 比如說你可以看到這個座椅啊 座椅的這個表面啊 這個這樣的一些這個啊 座椅的這個結構啊 那麼我們可以用啊 居安芝啊 這樣的這種高分子材料來進行製作啊 那麼也可以居倫乙烯啊 居炳烯啊 ABS塑料來進行製作啊 那麼這些塑料的都有一定的強度和韌性啊 那麼我們知道這個小汽車裏邊可能還會有些儀表板啦 一些控制盤呢 扶手啊 甚至還有一些轉向盤等等啊 那麼這些這個零件呢 我們也可以啊 這個用這些這個塑料高分子材料啊 來進行這個製造 比如說我們看到可以用居炳烯啊 這個高分子材料啊 那麼這種材料呢啊 他的使用來製作啊 這個一些你看汽車的轉向盤呢 儀表板的風扇的護照啊 等等的啊 甚至這個燈殼啊 這樣的這種這個結構件啊 來進行製作啊 居乙烯啊 居乙烯呢 這種材料呢 可以來製造這個油箱啊 油箱還有擋泥板啊 當然也可以來製作轉向盤啊 轉向盤 居炳烯呢 他是用來製作一些儀表盤上面的一些科體啊 一些科體啊 包括這個燈罩 還有些電器上面的一些零件啊 一些零件 ABS這個材料 那麼這個ABS材料呢 他是這個強韌性是非常好的啊 非常好的 所以他可以來製作啊 這個汽車啊 這小汽車的車輪的這個竈啊 這個竈啊 包括呢 說是保險桿的這個啊 這個電板啊 電板啊 那個還有些扶手啊 手柄啊 等等啊 也可以來製作儀表板的控制盤上面用的一些這個科體材料啊 比如我們看到收音機的科體啊 這個暖風器的科體啊 用這個ABS塑料來進行製作 尼龍啊 尼龍在汽車上面的它的應用呢 我們看也很多的啊 可以做這個濾清器啊 濾清器啊 那麼還可以做一些水泵的一些科體啊 做一輪風扇啊 等等啊 雨剎車的齒輪 速度表的齒輪啊 能夠他的內膜性能非常好 解膜性能非常好 而且呢 做齒輪的話呢 他這個噪音很低啊 他是屬於中啊 尼龍啊 尼龍高分子材料 汽車的一些外邊的一些裝飾啊 一些結構件可以用符合材料的自營製作 那這符合材料呢 它是用玻璃纖維啊 來增強的啊 這樣的一些高分子材料啊 那我們看到呢啊 用玻璃纖維和銳固性塑料製作的啊 比如說汽車的頂棚啊 一些導流板 還有燈殼啊 發動機的罩啊 擋泥板等等的這樣的都可以用這樣的這種啊 符合材料啊 來進行製作啊 很多這個小汽車啊 他原來是用地攤鋼鋼板來進行衝壓成型 那麼現在減輕他的制動能逐漸的呢 都是用了這些符合材料啊 纖維增強的符合材料來進行製作啊 那麼碳纖維增強的符合材料呢 啊 那麼它的強韌性非常高 那麼可以做一些非常重要的結構件啊 比如說一些傳送件啊 保險槓啊 還有轉向鍵 車門啊 座椅的一些骨架啊 發動機罩等等啊 這些他的強韌性的更高了 那麼我看到汽車裏面還有很多地方的用了橡膠啊 像做密封的啊 做密封的另外的輪胎 那麼大家知道的用橡膠啊 來進行製作啊 那麼還有一些啊 這個管道啊 先軟管 那麼可以用橡膠來進行製作 汽車裏邊逐漸逐漸的呢 現在用陶瓷材料啊 也用的越來越多了 那麼首先我們上次看到的我拿來的這個啊 這個零件發動機的火花深 那麼他是用三氧化二鋁製造的 他要求高溫又要求節約又必要抗氧化 穩定性要好 所以用三氧化二鋁製造 那麼目前的有一些國家 包括我們國家也進行了絕對發動機的這樣的研製工作 用陶瓷作爲這個啊 這個發動機啊 這個主要的一些部件啊 這些部件 那麼在這種絕對發動機上用的這個陶瓷 我們叫做工程陶瓷 一般的話呢 就是有氧化鈣啊 氮化硅啊 等等這樣的一些材料啊 製作啊 比較成功的應用啊 用氮化硅來製作這個氣閥的這個頭 剛纔我們看到氣門啊 那個頭啊 火車的頂啊 氣缸的套 還有呢 搖筆上面的箱塊 還有氣門的停杆等等啊 這些零件可能大家都不是非常熟悉 因爲他是在這個發動機這個內部啊 你們可能一般都看不見啊 在裏邊 那麼我們看到這個搖筆啊 它是通過託輪啊 轉過來以後呢 是這個搖筆的什麼上下的啊 這樣的這個搖動啊 搖動啊 那麼他一邊呢 是會託輪箱接觸的一個面 還有一邊的他去開閉啊 這個氣門的開閉氣門的 那麼看到這有一個很重要的一個摩擦面啊 這個摩擦面 那這摩擦面的這託輪後 他這這這這這運轉的時候呢 這摩擦很大 很容易磨損 現在呢 我們看到在這個裏邊在製造這個搖筆的時候 他鑲上了一塊氮化硅的這樣的一塊陶瓷片 鑲在這個裏邊了 所以他和託輪像這個摩擦的時候 運動者呢 他是和這個陶瓷塊在進行摩擦 所以這樣的話 這個搖筆啊 他的這個壽命的大大的提高 同時也減輕了這個部件的這個重量 也就減少了他的慣性 更有利於這個發動機的功率的提高 這是我們看到的比較成功的像這個應用 那麼陶瓷要來做這個發動機零件 他的成本還是比較高 我們知道他的成型性比較差 另外呢 還要考慮他的強韌性 目前的這個韌性的還不足 那麼這個機上材料我們就不介紹了 我們給他跳過