На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Конструкционные материалы применяемые в автомобилестроении

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 25.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
 
 
 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Санкт-Петербургский  государственный  университет сервиса  и экономики
Калужский филиал 
 
 
 
 

Контрольная работа 

По дисциплине:       « Автомобильные конструкционные материалы.                                     
На  тему: « Конструкционные материалы применяемые в автомобилестроении   » 
 
 
 
 
 

Работу выполнил: студент
специальность 100101 «Сервис»:
группа С- 3,5-2008
__ вариант№8)________________ 

Проверил: Ряузов А.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Калуга, 2010 

Вариант 8 .Раздел 1. Сталь45 

    Химический  состав материала, его  физико-механические и эксплуатационные свойства.
 
    Сталь45- Сталь конструкционная углеродистая качественная

Химический  состав в % стали 45.

C Si Mn Ni S P Cr Cu As
0.42-0.5 0.17-0.37 0.5-0.8 до 0.25 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.25 до 0.08

Температура критических точек  стали 45.

Ac1=730, Ac3(Acm)=755, Ar3(Arcm)=690,  Ar1=780, Mn=350

Механические  свойства при Т=20oС стали 45.

Сортамент Размер Напр. sв sT d5 y KCU Термообр.
- мм - МПа МПа % % кДж / м2 -
Лист  горячекатан. 80   590   18     Состояние поставки
Полоса  горячекатан. 6-25   600   16 40   Состояние поставки
Поковки 100-300   470 245 19 42 390 Нормализация
Поковки 300-500   470 245 17 35 340 Нормализация
Поковки 500-800   470 245 15 30 340 Нормализация
Твердость стали 45 горячекатанного отожженного  HB=170
Твердость стали 45 калиброванного нагартованного HB=207

Физические  свойства стали 45.

T E 10-5 a106 l r C R 109
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.00     7826    
100 2.01 11.9 48 7799 473  
200 1.93 12.7 47 7769 494  
300 1.90 13.4 44 7735 515  
400 1.72 14.1 41 7698 536  
500   14.6 39 7662 583  
600   14.9 36 7625 578  
700   15.2 31 7587 611  
 
 
 
2.Область применения  материала в автомобилестроении. 

     В автомобилестроении сталь 45 обычно применяют для вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.
Далее выберем  коленчатый вал. 
 

3. Условия работы  выбранной детали, изменение ее эксплуатационных  характеристик под  влиянием испытываемых  нагрузок и воздействий.
    Коленчатый  вал испытывает различные динамические нагрузки, под действие сил инерции и крутящего момента. 

Коленчатый вал  испытывает большие нагрузки и подвергается  скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов двигателя. Силы, действующие на коленчатый вал, складываются из сил давления газов и инерционных сил движущихся масс. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. Основными неисправностями валов являются износ опорных шеек из-за повреждения вкладышей или деформация - искривление вала из-за перегрева. В результате этого увеличиваются зазоры в подшипниках, в то время как условия смазки ухудшаются, естественный износ шеек наблюдается при больших нагрузках на двигатель автомобиля. Кроме износа шеек под подшипники коленчатые валы поступают в ремонт, имеют обычно износ резьбы под храповик-(в зависимости от конструкции вала), износы отверстий во фланце под болты крепления маховика, под установочные пальцы или направляющие шпильки, отверстия под шарикоподшипник ведущего вала.  Все эти нагрузки и силы, действующие, на коленчатый вал приводят к проявлению дефектов и возникновению изнашивания.
На рисунке 1.2.1 приведены виды изнашивания, способствующие разрушению поверхности коленчатых валов и других немаловажных деталей и агрегатов в автомобилях [10].

Рисунок 1.2.1 - Виды изнашивания  

Процесс изнашивания  деталей сопровождается сложными физико-химическими явлениями и многообразием влияющих на него факторов. В зависимости от материала и качества поверхности сопряженных деталей, характера контакта, нагрузки скорости относительно перемещения процесс изнашивания протекает различно. Ведущим процессом разрушения является механическое изнашивание, в которое входит абразивный и усталостный износ. Сопутствующими видами износа являются молекулярно - механический и коррозионно-механические износы со всеми своими разновидностями, которые в зависимости от условий работы влияют на износ и при определенных условиях могут стать ведущими процессами износа.
ГОСТ 16429-70 установлены  три группы изнашивания в машинах: механическое, малекулярно-механическое и каррзионно-механическое. Рассмотрим механическое изнашивание и его подвиды, потому, что анализируемая нами деталь больше всего подвергается факторам присущих для механического износа. Из приведенных видов изнашивания коленчатым валам характерно абразивное изнашивание схватывание и коррозионно-механическое и усталостный износ. Например, абразивное изнашивание является подвидом механического износа. Абразивное изнашивание получается в результате режущего или царапающего действия твердых тел и частиц. При этом протекание изнашивания не зависит от проникновения абразивных частиц на поверхности трения. Изменение размеров деталей при абразивном изнашивании зависит от ряда факторов: материала и механического свойства деталей, режущих свойств абразивных частиц, удельного давления и скорости скольжения при трении. По своей природе и механизму протекание  абразивного изнашивания близко подходит к явлениям, имеющим место при резании металлов, отличаясь специфическими особенностями- геометрией абразивных частиц и малым сечением стружки. Абразивное изнашивание широко распространено при трении деталей машин, особенно работающих в абразивной среде, а также при трении деталей, восстановленных различными способами наплавки, металлизация, хромирование, железнения. На разрушение поверхности коленчатого вала очень сильно влияет усталостное изнашивание, которое возникает при трении, качении, и отчетливо проявляется на рабочих плоскостях. Разрушение поверхностных слоев происходит вследствие возникших микроскопических трещин, которые по мере работы развиваются  в одиночные и групповые трещины и впадины. Глубина трещин и впадин зависит от механических свойств металла деталей, величины удельных давлений при контакте и размера контактных поверхностей. Абразивному изнашиванию на коленчатых валах, прежде всего, подвергаются шатунные и коренные шейки и вкладыши подшипников скольжения. Также на износ поверхности коленчатого вала очень сильно влияет усталостный износ.
Усталостный износ- особый тип разрушения поверхности  вызванный повторно действующими циклами  напряжения, амплитудное значение которого не превышает предела упругости материала. При усталостном изнашивании трущихся деталей возникает микропластические деформации сжатия и упрочнения поверхностных слоев металла. В результате упрочнения возникают остаточные напряжения сжатия. Повторно-переменные нагрузки превышающие предел текучести металла при трении качения, вызывают явления усталости, разрушающие поверхностные слои. Разрушение поверхностных слоев происходит в следствии возникших микро и макроскопических трещин, которые по мере работы развиваются в одиночные и групповые углубления и впадины. Глубина трещин и впадин зависит от механических свойств металла деталей, величины удельных давлений при контакте и размера контактных поверхностей. Рассмотрим молекулярно-механическое и коррозионно-механическое изнашивание которые играют не маловажную роль при износе вала. 

4. Технологические  свойства материала  детали.
Заготовки и детали из стали 45 обычно трудносвариваемые  и не склонны к  отпускной хрупкости.
- сварка  производится без подогрева и без последующей термообработки
- сварка  возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
- для  получения качественных сварных  соединений требуются дополнительные  операции: подогрев до 200-300 град. при  сварке, термообработка после сварки - отжиг
 
 
 
 
 
5. Способы ремонта  детали.
При ремонте применяется  проточка и шлифовка под вкладыши ремонтных  размеров
     Сложность конструктивной формы коленчатого  вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методу методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек. 

     Раздел 2. Чугун СЧ 30. 

1. Химический состав  материала, его  физико-механические  и эксплуатационные  свойства.
Чугун сч30-серый чугун, где временное сопротивление, предел прочности при растяжении равен 30 мпа. 

    Область применения материала в автомобилестроении.
 
Чугун СЧ30 применяется: для изготовления различных отливок ответственного назначения - блоков и головок цилиндров, гильз, маховиков в автомобиле- и тракторостроении; особо ответственных деталей работающих при сжатии (башмаков, колонн) в строительстве; тяжелонагруженных деталей со значительными колебаниями сечений а также котлов для плавки каустика, труб, колен и других деталей в химическом машиностроении, работающих в растворах и расплавах щелочей; отливок 2 группы для паровых стационарных турбин, турбинного оборудования АЭС, элементов паровых котлов и трубопроводов, гидравлических турбин, гидрозатворов и другого оборудования энергомашиностроения, работающих при температурах до 250 °С, подвергающихся повышенным статическим и динамическим нагрузкам и трению (поршни, корпуса редукторов, корпуса подшипников, корпуса червячных колес, втулки, крышки подшипников, патрубки компрессоров, диафрагмы, рамы фундаментные, рамы выхлопных частей, патрубки компрессоров, зубчатые колеса, шестерни); отливок деталей трубопроводной арматуры и приводных устройств к ней. Выберем блок цилиндров. 
 

3. Условия работы  выбранной детали, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.
Цилиндр работает в условиях переменных давлений в  надпорш-невой полости. Внутренние стенки его соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500—2500°С. К тому же средняя скорость скольжения поршневого комплекта по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает 12— 15 м/сек при недостаточной смазке. Поэтому материал, употребляемый для изготовления цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок повышенной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии), уменьшающих срок службы цилиндров (Износ цилиндров автомобильных двигателей является следствием комплексного воздействия на стенки многочисленных физических и химических быстротекущих процессов, которые по характеру проявления разделяются на три основных вида износа: эрозивный, возникающий вследствие механического истирания, схватывания и других разрушающих процессов при непосредственном контакте металлических трущихся поверхностей; коррозионный, возникающий при всякого рода окислительных процессах на поверхностях трения; абразивный, вызывающий разрушение поверхностей трения при наличии между ними твердых или, как говорят, абразивных частичек, в том числе и продуктов износа). Материалы, применяемые для изготовления цилиндров, должны обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.
В соответствии с этими требованиями в качестве основного материала для цилиндров  применяют перлитный серый чугун  с небольшими добавками легирующих элементов (никель, хром и др.). Применяют также высоколегированный чугун, сталь и алюминиевые сплавы.  

    4.Технологические  свойства материала детали 
     

    Блок цилиндров  является основной частью конструкции  двигателя и отливается обычно из чугуна или алюминиевого сплава. В  блоке циллиндров выполнены каналы для смазки и охлаждения. В картере блока цилиндров выполнены постели для крепления коленчато-го вала. Цилиндр двигателя предназначены для направления возвратно-поступательного движения поршня, восприятия энергии, выделяющейся при сгорании топлива, восприятия и отвода тепла от камеры сгорания к охлаждающей жидкости, а так же для крепления ко-ленчатого вала. 
    Блок цилиндров дизельного двигателя выполняется из чугуна. Данное обстоятельство 
    обуславливается воздействием на блок цилиндров более высоких нагрузок, чем при ра-боте бензинового двигателя. Другими словами чугун – более прочный, чем алюминий ма-териал. Алюминиевый сплав – идеальный материал для изготовления блоков цилиндров бензиновых двигателей. С целью увеличения прочности конструкции, блоки цилиндров укрепляются рёбрами жёсткости. 
    На блоке цилиндров располагается идентификационный код двигателя. Обычно код на- 
    бивается на специально отшлифованный участок, расположенный вверху на правом тор-це блока цилиндров. 
     
    Зеркало цилиндра. 
     
    Зеркало цилиндра находится в постоянном контакте с поршнем и смазывается моторным маслом, которое разбрызгивается вращающимися элементами кривошипно-шатунного механизма. Высокие технологические свойства металла и качество его обра-ботки обуславливают необходимое сопротивление поверхности зеркала цилиндра таким неблагоприятным воздействиям как: 
     
    1. Трение с элементами поршня (вызывает механический износ). 
     
    2. Высокая температура (вызывает выжигание и коррозию металла) 
    В том случае, если блок цилиндров изготавливается из алюминиевого сплава, зеркало цилиндра выполняется в специальной чугунной вставке (гильзе). 
     
    Рубашка охлаждения. 
     
    Рубашка охлаждения предназначена для отвода тепла от стенок цилиндров и от головки двигателя. Целью применения водяной система охлаждения двигателя является не толь-ко отвод тепла от стенок цилиндров, но и поддержание расчетной рабочей температуры. На современных автомобилях рубашкой охлаждения оборудуется так же впускной коллектора.
     
     
     

5. Способы ремонта  детали.
Ремонт  производится либо расточкой под ремонтные размеры ,либо заменой гильз блока цилиндров
Блок  цилиндров — основная деталь 2-х и более цилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания. Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя. Отливается как правило — из чугуна, реже — алюминия. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала, к верхней части блока, как правило, крепится головка блока цилиндров, нижняя часть является частью картера. Таким образом, блок цилиндров является основой двигателя, на которую навешиваются остальные детали.
Сами цилиндры в блоке цилиндров могут являться как частью отливки блока цилиндров, так и быть отдельными сменными втулками, которые могут быть «мокрыми» или «сухими». Помимо образующей части двигателя, блок цилиндров несет дополнительные функции, такие как основа системы смазки — по отверстиям в блоке цилиндров масло под давлением подается к местам смазки, а в двигателях жидкостного охлаждения основа системы охлаждения — по аналогичным отверстиям жидкость циркулирует по блоку цилиндров.
Стенки внутренней полости цилиндра служат также направляющими  для поршня при его перемещениях между крайними положениями. Поэтому длина образующих цилиндра предопределяется величиной хода поршня. 
 

Раздел 3. Цветные металлы  и сплавы. АЛ13.
АЛ13- Алюминиевый  литейный сплав

Механические  свойства при Т=20 °С материала АЛ13

Сортамент Размер Напр. sв sT d5 y KCU Термообр.
- мм  - МПа МПа % % кДж / м2 -
      150-170   0.5-1      
Твердость материала АЛ13 HB 10 -1 = 55 МПа
   

Физические  свойства материала  АЛ13

T E 10- 5 a 106 l r C R 109
Град  МПа 1/Град  Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м 
20   20         

Литейно-технологические свойства материала АЛ13

Линейная  усадка, % : 1.2
   

Химический  состав в % материала  АЛ13

Fe Si Mn Al Cu Zr Mg Zn Примесей
до 1.5 0.8 - 1.3 0.1 - 0.4 91 - 94.6 до 0.1 до 0.15 4.5 - 5.5 до 0.2 всего 1.8
Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно 

2. Область применения  материала в автомобилестроении.
АЛ13 применяется  для для изготовления фасонных отливок; сплав коррозионно-стойкий, а так  же изготавливают головки блоков цилиндров и поршня для гоночных автомобилей.
3. Условия работы выбранной детали, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.
Алюминий - наиболее распространенный материал благодаря  его жесткости. Поэтому из него делают главные элементы двигателя, например, головки цилиндров, блок цилиндров, поршни. Многие из этих компонентов производятся из специальных алюминиевых сплавов, например Metal Matrix Composite (MMC), который только начал появляться в Формуле-1. Дополнительным плюсом в использовании алюминия является его высокая теплопроводность. В результате этого тепло, создаваемое внутри двигателя, быстро отводится наружу и эффективно рассеивается.  

Магний легче  алюминия, но его жесткость ниже, так что он используется в таких  частях как оболочки кулачков. Шатуны сделаны из титана. Хотя эти материалы тяжелее алюминия, но гораздо жестче. Из стали (в состав которой входят различные количества никеля и хрома) делают коленчатый вал, поскольку на этот узел воздействует огромная энергия, а значит, требуется высокий уровень прочности. Углеволокно (карбоновое волокно), широко применяемое при изготовлении шасси, в производстве двигателя почти не участвует. Но его все же можно увидеть например в качестве оболочки пружин. Низкий вес и изоляционные свойства керамики представляют широкий интерес для применения, однако недостаточная прочность пока ограничивают ее использование в двигателях Формулы-1. Некоторые производители применяют ее как покрытие впускных клапанов, чтобы предотвратить теплопередачу от выхлопных газов к головкам цилиндра. В некоторых командах из керамики сделаны выхлопные трубы. Сама система выхлопа сделана из инконеля, специального сплава никеля, цинка и хрома, который применяется в авиационных двигателях. Это очень тонкий и легкий металл, но выдерживающий высокие температуры, порядка 800-900 градусов. Он с легкостью выдерживает режимы быстрого нагрева и охлаждения, свойственные работе системы выхлопа болида Формулы-1.
В форсированных  моторах применение кованых поршней  если уж не обязательно, то во всяком случае желательно. Но прежде чем говорить об их преимуществах, внесем ясность в терминологию. Точное название процесса не ковка, а изотермическая штамповка, поскольку заготовку поршня получают из прутка выдавливанием без плавления – единственным ходом пресса при постоянной температуре 495±5°С.  

 

Фотографии  поршней гоночных болидов Formula–1 фирмы Mahle 

По сравнению  с литыми штампованные поршни легче  и одновременно прочнее, их форма  оптимальна для форсированных двигателей, склонность к прогоранию меньше. В  подтверждение обратимся к цифрам. Твердость кованых поршней 120–130 ед. по Бриннелю против 80–90 ед. у обычных. Термоциклическая стойкость выше в 5–6 раз. Если литые до появления первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов «нагрев–охлаждение», то штампованные – 2500.
В качестве предмета исследования в данной работе были выбраны сплавы на основе Al – Mg – Si, полученные методом высокоскоростной кристаллизации (распыление из перфорированного стакана) в виде гранул. 

4. Технологические  свойства материала  детали.  

Коррозионная  стойкость 
и особенно электропроводность алюминия тем выше, чем он чище, чем меньше в нем 
примесей. 
Температура плавления 
алюминия невысокая, она равна приблизительно 660 C. Однако скрытая теплота 
плавления его очень большая-около 100 кал г, поэтому для расплавления алюминия 
требуется большой расход тепла, чем для расплавления такого же количества, 
например, тугоплавкой меди, у которой 
температура плавления 1083 C, скрытая теплота плавления 43 кал г. 
Для механических свойств алюминия характерна большая 
пластичность и малая прочность. Прокатанный и отожженный алюминий имеет =10 кГ 
мм, а твердость НВ25, =80% и =35%. 
Кристаллическая решетка алюминия представляет собой 
гранецентрированный куб, имеющий при 20 C параметр (размер стороны) 4.04 . 
Аллотропических превращений алюминий не имеет. 
В природе аллюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, нефелинов, 
алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть 
мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы.
 

- сварка  производится без подогрева и  без последующей термообработки
- сварка  возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
- для  получения качественных сварных  соединений требуются дополнительные  операции: подогрев до 200-300 град. при  сварке, термообработка после сварки
 
5. Способы ремонта  детали.
    Ремонт деталей  производится только лишь заменой деталей. 
     

    Раздел 4.Пластмасса УПМ 0508. 

1. Химический состав  материала, его  физико-механические  и эксплуатационные  свойства. 

     
    УПМ 0508- твердый  полистирол. 

    2.Область применения материала в автомобилестроении.  

    Стирольные  пластики : полистирол (УПМ-0508, ПСМ-115Н, УПС-825) эти пластмассы мы также часто  встречаем в быту это и одноразовая  посуда и корпусные детали бытовых  приборов , утеплитель в виде вспененного  полистирола (ПСВ-С) применяется в  строительстве, но у полистирола общего назначения есть один недостаток, небольшая прочность. Пластик АБС (АБС 2020-30, АБС 2802, Kumho-750, LG-121) имеет прочность вдвое большую, чем полистирол этот фактор обеспечил широкое применение пластика АБС в товарах народного применения и в качестве конструкционного полимера в машиностроении. 

    Технологические свойства материала детали
 
    Механической  и химической стойкости и хорошим  диэлектрическим свойствам они  широко применяются в народном хозяйстве. 

5. Способы ремонта детали.
    Замена или  полировка. 

    Раздел 5. Резина 7ИРП 1068. 

1. Химический состав  материала, его  физико-механические  и эксплуатационные  свойства.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.