工程力学第七章课件.ppt

1、想一想 汽车最初是由马车演变而来，早期的汽车材料就有许多用非金属，主要是木材等非人工合成材料。上个世纪六七十年，汽车的驾驶室、车门、车厢和装饰件等车身部件还大量采用木材制作。随着社会的发展，自然资源的减少，汽车的车身材料更多地采用人工合成的非金属。不仅如此，近年来，汽车的一些受力构件也开始采用人工合成非金属材料制造。那么，汽车上都采用了哪些非金属材料？这些材料又都有哪些独特的性能呢？第七章 非金属材料 机械制造业中，绝大部分产品都是金属材料制成的，也应用非金属材料。由于非金属材料来源广泛，易成型，又具有某些特殊性能，因而非金属材料的应用已日趋广泛。非金属材料种类繁多，在机械工程中常用的有塑料、

2、橡胶、陶瓷、复合材料和胶粘剂等。第一节 塑料 塑料是一类以合成树脂（粉料）为主要成分，加入热稳定剂、抗老化剂、增塑剂、着色剂和阻燃剂等助剂制成的一种高分子人工材料。各种塑料除了中文名，通常还有一个按照英文全名而编就的代码简称，如环氧树脂的代码简称是BR。塑料的特性 密度小，摩擦因数小，表面光滑，防水，气密，耐磨，吸振消声性好，耐腐蚀性好，绝缘性好，导热性低，着色性好，以及成形工艺简单；耐热性差，热膨胀率大，易燃烧，尺寸稳定性差，多数低温下易变脆，容易老化等。泡沫塑料 几乎各种塑料均可做成泡沫塑料，泡沫是大量气体微孔分散于固体塑料中，使其更富有质轻、隔热、吸音、减震等特性。经发泡成型的塑料可制成

3、汽车的各种内饰，如用聚氨酯泡沫塑料制成的汽车仪表板。还有就是在车身的缝隙或夹层处，喷涂、填充泡沫塑料，起到密封、减振和降噪作用。泡沫塑料应用图7-1 聚氨酯泡沫塑料的汽车仪表板热固性塑料 热固性塑料在加工过程中通过不可逆的化学反应形成的具有网状结构的聚合物，不能直接再生利用。常用的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料等。这类塑料具有耐热性高、受热不易变形、价廉等优点，缺点是强度较弱，生产率低。热塑性塑料 具有多次重复加工性和回收性。汽车上使用多些。当汽车发生轻微碰擦，利用其多次重复加工性，对仅是划痕和裂纹损伤的塑料饰件，可采用加热、粘结的方法，就车方便快捷实现修复。一般分为通用塑料、工程塑

4、料和高性能塑料。这三类塑料耐热性、价格依次提高。热塑性塑料优点是大多加工成型简便，具有较高的力学性能。热塑性塑料应用图7-2 高密度聚乙烯的燃油箱图7-3 电路接插件第二节 橡胶、玻璃和陶瓷 橡胶 是一种有机高分子材料，独具高弹性，并有良好的耐磨性、防水性、电绝缘性、隔音性、加工性和粘接性，但易老化、易燃烧。可分为天然橡胶和合成橡胶两类，合成橡胶可以代替天然橡胶。汽车各部分都有橡胶制品，主要用作轮胎、密封件、软管、胶带、减振件。橡胶制品图7-4 减振器胶套第二节 橡胶、玻璃和陶瓷 玻璃 是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的透明固体物质。玻璃抗拉强度低、抗压强度高，硬度高、韧性差；有良好的

5、化学稳定性、电绝缘性，耐热性较差。汽车上常用的有钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃和特种用途玻璃等。钢化玻璃图7-5 钢化玻璃破损示意图图7-6 区域钢化玻璃破损示意图特种用途玻璃图7-7 轿车的后风窗玻璃第二节 橡胶、玻璃和陶瓷 陶瓷 是无机非金属固体材料，通常以高岭土或某种粉状化合物（如氧化铝）为主要原料，经成型和煅烧制成物品。具有电绝缘性好、硬度高、抗压强度大、耐高温、抗氧化、耐磨损、耐蚀性能好和韧性差等特点。汽车上使用有发动机火花塞绝缘体、排气净化系统中的三元催化转换器载体和氧传感器绝缘体等。图7-8 火花塞实物第三节 复合材料和胶粘剂 复合材料 是由两种或两种以上性质不同的材料，通过物理或

6、化学的方法，组成单一材料无法比拟的性能独特材料。根据基体原材料分为金属复合材料和非金属复合材料两类。根据结构上的特点，又分为纤维复合材料、层叠复合材料和细粒复合材料等。纤维复合材料（a）座椅主体 （b）进气管和进气歧管图7-9 碳纤维汽车零部件层叠复合材料图7-10汽车轮胎结构示意图细粒复合材料图7-11 粉末冶金衬套图7-12 离合器（从动盘）摩擦片细粒复合材料 （a）鼓式 （b）盘式图7-13 汽车制动器摩擦片纤维、层叠和细粒三重复合图7-14 汽车陶瓷制动盘第三节 复合材料和胶粘剂 胶粘剂 能将同种或两种同质或异质的制件（或材料）连接在一起，固化后具有足够联接强度的一类物质。又称粘接剂、粘合剂，习惯上简称为胶。胶粘剂通常在粘接前需要密封，粘接时能任意改变形状，粘接后经与空气接触一定时间内固化，同时具有密封的作用。在汽车的制造和修理中应用越来越广泛，也在逐步改变困扰国产汽车长期存在的“三漏”问题。粘接特点 重量轻，粘接处应力分布较均匀，表面光滑、平整，粘缝具有绝缘、密封、耐油、耐蚀等性能，能够避免金属电腐蚀。图7-15 蓄电池接线柱电腐蚀情形胶粘剂应用图7-16 螺纹锁固剂的使用胶粘剂应用图7-17 平面密封剂的使用图7-18 双组份胶粘剂