STYLEREF"標(biāo)題1"Error!UsetheHometabtoapply標(biāo)題1tothetextthatyouwanttoappearhere.項(xiàng)目三認(rèn)識(shí)自行車典型零件的制造材料機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目三認(rèn)識(shí)自行車典型零件的制造材料情境導(dǎo)入圖3-SEQ圖表\*ARABIC1自行車中軸、車架和輪胎一部設(shè)備或工具都是多個(gè)零件組裝而成，根據(jù)功用，不同的零件選用不同的材料制造。自行車是常見(jiàn)的交通工具。請(qǐng)分析：自行車的中軸通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？自行車的車架通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？自行車的輪胎通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？

任務(wù)實(shí)施自行車的中軸通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？零件選材，主要考慮的是零件的用途。中軸是自行車傳動(dòng)部分中的關(guān)鍵零件，在其制造材料的力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性等）、零件選材，主要考慮的是零件的用途。中軸是自行車傳動(dòng)部分中的關(guān)鍵零件，在其制造材料的力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性等）、物理性能（密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性等）和化學(xué)性能（抗氧化性、耐腐蝕性等）這三個(gè)主要性能中，力學(xué)性能應(yīng)該是中軸選材考慮的重點(diǎn)。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。騎行人施加在腳踏板上的踩踏力，對(duì)自行車中軸，有兩個(gè)方向的力矩作用，因而中軸內(nèi)部同時(shí)產(chǎn)生扭矩和彎矩兩種內(nèi)力。中軸受車架中軸孔尺寸限制，軸徑不能太大。外載荷相對(duì)較大，而截面面積相對(duì)較小，內(nèi)部應(yīng)力就會(huì)很大，因此中軸對(duì)制造材料的強(qiáng)度指標(biāo)要求很高。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。在鐵合金、非鐵合金和非金屬三類材料中，常用的鐵合金45鋼棒料熱處理后的強(qiáng)度極限在600MPa以上，非鐵合金中高強(qiáng)度硬鋁2A12棒料的強(qiáng)度極限在400MPa左右，而非金屬中酚醛樹(shù)脂（電木）棒料的強(qiáng)度極限在100MPa左右。請(qǐng)分析比較常用的鐵合金、非鐵合金和非金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)，選擇能夠承受很大應(yīng)力的材料類型。以鋼為代表的鐵合金材料的強(qiáng)度極限比較高，鋁合金代表的非鐵合金材料的強(qiáng)度極限一般，而電木代表的大部分非金屬材料的強(qiáng)度極限都很低，所以，鋼代表的鐵合金材料能夠承受很大的應(yīng)力。評(píng)分細(xì)則：1、強(qiáng)度極限比較分析正確，材料選擇準(zhǔn)確，分值*100%；2、強(qiáng)度極限比較分析正確，但材料選擇不準(zhǔn)確，分值*60%；3、否則記0分。綜上所述，強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)該作為車架選材的主指標(biāo)，自行車中軸選用鋼類材料制造比較合理。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。

自行車的車架通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？自行車車架是自行車的基體，其他零件都要直接或者間接的安裝緊固在車架上。車架給各個(gè)零件提高約束反力，反過(guò)來(lái)車架也受到各個(gè)零件施加給它的作用力，其內(nèi)部應(yīng)力必然存在。所以，車架制造材料力學(xué)性能的自行車車架是自行車的基體，其他零件都要直接或者間接的安裝緊固在車架上。車架給各個(gè)零件提高約束反力，反過(guò)來(lái)車架也受到各個(gè)零件施加給它的作用力，其內(nèi)部應(yīng)力必然存在。所以，車架制造材料力學(xué)性能的強(qiáng)度指標(biāo)是首先要考慮的。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。自行車車架是整個(gè)自行車中最大的零件，其自重直接影響整個(gè)自行車在行駛過(guò)程中受到的摩擦阻力，因而其制造材料物理性能的密度指標(biāo)也是必須考慮的。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。鋁合金類材料的強(qiáng)度極限（400MPa左右）低于鋼類材料的強(qiáng)度極限（600MPa左右）；而鋁合金類材料的密度（2700kg/m3）也小于鋼類材料的密度（7800kg/m3）。增加零件截面面積，就可以提高承載能力，但同時(shí)也增加了重量。用鋁合金類材料制成的零件與用鋼類材料制成的零件，在承載能力相同的條件下，重量是不同的，請(qǐng)用比強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較說(shuō)明。鋁合金類材料的比強(qiáng)度大概為400/2.7=148kNm/kg，而鋼類材料的比強(qiáng)度大概為600/7.8=77kNm/kg，材料的比強(qiáng)度越高，達(dá)到相同承載能力所需材料的重量就越小，也就是說(shuō)，具備相同的承載能力，鋁合金零件的重量?jī)H是鋼零件重量的一半多一點(diǎn)點(diǎn)。評(píng)分細(xì)則：1、比強(qiáng)度計(jì)算分析正確，重量比較分析正確，分值*100%；2、比強(qiáng)度計(jì)算分析正確，但重量比較分析不完善，分值*60%；3、否則記0分。車架是包容類零件，增加外側(cè)截面尺寸不會(huì)影響內(nèi)部被包容件的尺寸設(shè)計(jì)。比強(qiáng)度是兼顧強(qiáng)度和密度的指標(biāo)，應(yīng)該作為車架選材的主指標(biāo)。非金屬類材料中碳纖維的比強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非鐵合金類材料中鋁合金的比強(qiáng)度，更適合作為制造車架的材料，但是這種材料的價(jià)格太高昂，超出普通自行車車架材料成本的十倍以上，因而無(wú)法普及。所以自行車車架選用鋁合金類材料制造比較合理。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。

自行車的輪胎通常是用什么材料制造的？為什么用這類材料？自行車輪胎是自行車的最終行駛零件，自行車輪胎是自行車的最終行駛零件，直接與路面接觸。在自行車行駛過(guò)程中，輪胎同時(shí)承受著路面的擠壓力和摩擦力，其內(nèi)部應(yīng)力必然存在。所以，輪胎制造材料力學(xué)性能的強(qiáng)度指標(biāo)是需要考慮的。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。現(xiàn)實(shí)生活中的路面坑洼不平，高低落差帶來(lái)的沖擊，為了自行車的騎乘舒適性和行駛平穩(wěn)性，輪胎還需要能夠吸收沖擊。因此，輪胎的制造材料還要具有高彈態(tài)，即在較小的載荷作用下能產(chǎn)生很大變形，當(dāng)載荷卸除后又能很快恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。彈性越好的材料，其彈性模量的數(shù)值反而越小。評(píng)分細(xì)則：1、填空正確，分值*100%；2、否則記0分。鋼類材料的彈性模量是200GPa左右，鋁合金類材料的彈性模量是70GPa左右，而橡膠類材料的彈性模量是8MPa左右，請(qǐng)比較三類材料的彈性。以橡膠類材料的彈性模量非常低，鋁合金材料和鋼材料的彈性模量都比較高，所以，金屬材料的剛性好而彈性差，橡膠材料的剛性差而彈性非常好。評(píng)分細(xì)則：1、彈性模量比較分析正確，彈性比較分析正確，分值*100%；2、彈性模量比較分析正確，但彈性比較分析不完善，分值*60%；3、否則記0分。橡膠類材料的強(qiáng)度極限是30MPa左右，低于鋼類材料和鋁合金類材料，為了獲得相等的承載能力，必須增大