STYLEREF标题1Error!UsetheHometabtoapply标题1tothetextthatyouwanttoappearhere.
项目三认识自行车典型零件的制造材料
机械基础
项目三认识自行车典型零件的制造材料
情境导入
图3-SEQ图表\*ARABIC1自行车中轴、车架和轮胎
一部设备或工具都是多个零件组装而成，根据功用，不同的零件选用不同的材料制造。自行车是常见的交通工具。请分析：
自行车的中轴通常是用什么材料制造的？为什么用这类材料？
自行车的车架通常是用什么材料制造的？为什么用这类材料？
自行车的轮胎通常是用什么材料制造的？为什么用这类材料？
任务实施
自行车的中轴通常是用什么材料制造的？为什么用这类材料？
零件选材，主要考虑的是零件的用途。中轴是自行车传动部分中的关键零件，在其制造材料的力学性能（强度、硬度、弹性、塑性等）、
零件选材，主要考虑的是零件的用途。中轴是自行车传动部分中的关键零件，在其制造材料的力学性能（强度、硬度、弹性、塑性等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性、导磁性等）和化学性能（抗氧化性、耐腐蚀性等）这三个主要性能中，力学性能应该是中轴选材考虑的重点。
评分细则：
1、填空正确，分值*100%；
2、否则记0分。
骑行人施加在脚踏板上的踩踏力，对自行车中轴，有两个方向的力矩作用，因而中轴内部同时产生扭矩和弯矩两种内力。中轴受车架中轴孔尺寸限制，轴径不能太大。外载荷相对较大，而截面面积相对较小，内部应力就会很大，因此中轴对制造材料的强度指标要求很高。
评分细则：
1、填空正确，分值*100%；
2、否则记0分。
在铁合金、非铁合金和非金属三类材料中，常用的铁合金45钢棒料热处理后的强度极限在600MPa以上，非铁合金中高强度硬铝2A12棒料的强度极限在400MPa左右，而非金属中酚醛树脂（电木）棒料的强度极限在100MPa左右。请分析比较常用的铁合金、非铁合金和非金属材料的强度指标，选择能够承受很大应力的材料类型。
以钢为代表的铁合金材料的强度极限比较高，铝合金代表的非铁合金材料的强度极限一般，而电木代表的大部分非金属材料的强度极限都很低，所以，钢代表的铁合金材料能够承受很大的应力。
评分细则：
1、强度极限比较分析正确，材料选择准确，分值*100%；
2、强度极限比较分析正确，但材料选择不准确，分值*60%；
3、否则记0分。
综上所述，强度指标应该作为车架选材的主指标，自行车中轴选用钢类材料制造比较合理。
评分细则：
1、填空正确，分值*100%；
2、否则记0分。
自行车的车架通常是用什么材料制造的？为什么用这类材料？
自行车车架是自行车的基体，其他零件都要直接或者间接的安装紧固在车架上。车架给各个零件提高约束反力，反过来车架也受到各个零件施加给它的作用力，其内部应力必然存在。所以，车架制造材料力学性能的
自行车车架是自行车的基体，其他零件都要直接或者间接的安装紧固在车架上。车架给各个零件提高约束反力，反过来车架也受到各个零件施加给它的作用力，其内部应力必然存在。所以，车架制造材料力学性能的强度指标是首先要考虑的。
评分细则：
1、填空正确，分值*100%；
2、否则记0分。
自行车车架是整个自行车中最大的零件，其自重直接影响整个自行车在行驶过程中受到的摩擦阻力，因而其制造材料物理性能的密度指标也是必须考虑的。
评分细则：
1、填空正确，分值*100%；
2、否则记0分。
铝合金类材料的强度极限（400MPa左右）低于钢类材料的强度极限（600MPa左右）；而铝合金类材料的密度（2700kg/m3）也小于钢类材料的密度（7800kg/m3）。增加零件截面面积，就可以提高承载能力，但同时也增加了重量。用铝合金类材料制成的零件与用钢类材料制成的零件，在承载能力相同的条件下，重量是不同的，请用比强度数据进行比较说明。
铝合金类材料的比强度大概为400/2.7=148kNm/kg，而钢类材料的比强度大概为600/7.8=77kNm/kg，材料的比强度越高，达到相同承载能力所需材料的重量就越小，也就是说，具备相同的承载能力，铝合金零件的重量仅是钢零件重量的一半多一点点。
评分细则：
1、比强度计算分析正确，重量比较分析正确，分值*100%；
2、比强度计算分析正确，但重量比较分析不完善，分值*60%；
3、否则记0分。
车架是包容类零件，增加外侧截面尺寸不会影响内部被包容件的尺寸设计。比强度是兼顾强度和密度的指标，应该作为车架选材的主指标。非金属类材料中碳纤维的比强度远远大于非铁合金类材料中铝合金的比强度，更适合作为制造车架的材料，但是这种材料的价格太高昂，超出普通自行车车架材料成