《摩擦學(xué)原理與潤滑技術(shù)》習(xí)題

精心整理摩擦學(xué)原理復(fù)習(xí)題整理?簡述摩擦種類及機(jī)理?簡述磨損種類及機(jī)理？?答：摩擦的分類:？按摩擦副的運(yùn)動狀態(tài)：動摩擦，靜摩擦？按摩擦副的運(yùn)動形式：滾動摩擦，滑動摩？按摩擦副的潤滑狀態(tài)：干摩擦，流體摩擦，邊界摩擦，混合摩擦?？摩擦產(chǎn)生機(jī)理：？1）機(jī)械嚙合理論：摩擦力源于接觸面的粗糙程度。相互接觸的兩物體粗糙的峰相互嚙合、碰撞以及產(chǎn)生的塑性或彈性變形，特別是硬的粗糙峰嵌入軟表面后在滑動過程中產(chǎn)生的形變會引起較大的摩擦力。？2）分子作用理論：這種理論認(rèn)為由于分子的活動性和分子作用力使固體粘附在一起而產(chǎn)生滑動阻力。被稱為粘著效應(yīng)。?3）粘著理論：人們從機(jī)械一一分子聯(lián)合作用的觀點(diǎn)出發(fā)建立了粘?著理論。？?答：磨損種類：點(diǎn)蝕磨損、膠合磨損、擦傷磨損、粘著磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損、腐蝕磨損、磨料磨損。?磨損產(chǎn)生機(jī)理：？1）?磨粒磨損機(jī)理：微觀切削、擠壓剝落、疲勞破壞？2）?粘著磨損機(jī)理：通常摩擦表面的實(shí)際接觸面積只有表觀面積的?0.1~0.01%。對于重載高速摩擦副，接觸峰點(diǎn)的表面壓力有時(shí)可達(dá)?5000MPa,并產(chǎn)生1000度以上的瞬現(xiàn)溫度。而由于摩擦副體積遠(yuǎn)大于接觸峰點(diǎn)，一旦脫離接觸，峰點(diǎn)溫度便迅速下精心整理降，一般局部高溫持續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)毫秒。摩擦表面處于這種狀態(tài)下，潤滑油膜、吸附膜或其他表面膜將發(fā)生破裂，使接觸峰點(diǎn)產(chǎn)生粘著，隨后在滑動中粘著結(jié)點(diǎn)破壞。這種粘著、破壞、再粘著的交替過程就構(gòu)成粘著磨損。？彈性流體動力潤滑和流體動壓潤滑分別適用于什么情況。兩個(gè)作相對運(yùn)動物體的摩擦表面，用借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷，稱為流體動力潤滑。所用的粘性流體可以是液體（如潤滑油），也可以是氣體（如空氣等），相應(yīng)地稱為液體動力潤滑和氣體動力潤滑。流體動力潤滑的主要優(yōu)點(diǎn)是，摩擦力小，磨損小，并可以緩和振動與沖擊。流體動力潤滑通常研究的是低副接觸受潤零件之間的潤滑問題，把零件摩擦表面視作剛體，并認(rèn)為潤滑劑的粘度不隨壓力而改變。可是在齒輪傳動、滾動軸承、凸輪機(jī)構(gòu)等高副接觸中，兩摩擦表面之間接觸壓力很大,摩擦表面會出現(xiàn)不能忽略的局部彈性變形。同時(shí)，在較高壓力下，潤滑劑的粘度也將隨壓力發(fā)生變化。彈性流體動力潤滑理論是研究在相互滾動或伴有滑動的滾動條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)，把計(jì)算在油膜壓力下摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結(jié)合起來,以求解油膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。答：機(jī)械零件的幾何形狀誤差主要有以下三種類型：？（1）微觀幾何形狀誤差（2）表面波紋度（3）表面粗糙度也叫微觀粗糙度?赫茲接觸？答：就是指圓弧形物體的接觸，如圓柱體、球體等曲面物體的接觸。？?？微動腐蝕磨損？精心整理答：兩接觸表面間沒有宏觀的相對運(yùn)動，由于振幅很小的相對滑動產(chǎn)生的磨損稱為微動磨損。如果微動磨損過程中，兩表面的化學(xué)反應(yīng)起主要作用時(shí)，則可稱為微動腐蝕磨損。彈性流體動壓潤滑？答：考慮了彈性變形及壓粘變化對流體動壓潤滑的影響稱為彈性流體動壓潤滑固體潤滑劑？答：為防止與保護(hù)相互運(yùn)動的表面不受損害，以及減少摩擦副的摩擦與磨損而在運(yùn)動表面使用的粉末狀或薄膜狀的固體物質(zhì)，即叫固體潤滑劑?。強(qiáng)制潤滑？答：用油泵將潤滑油等輸送到需潤滑的機(jī)件部位的方法叫強(qiáng)制潤滑。？。?1、通常所說的表面形狀誤差是由加工過程的（固有誤差）引起的與要求形狀的偏差。2、兩個(gè)粗糙表面的接觸通常是一個(gè)（彈性變形）和（塑性變形）并存的混合系統(tǒng)。3、大氣中很少遇到純凈表面，金屬表面總有一層膜，它可能是（氧化膜）或（污染膜）。4、粘著磨損按磨損程度分為（輕微磨損）（涂抹）、（刮傷）、（膠合）和（咬死）五種。？5、機(jī)器零件典型磨損過程分為（磨合）階段、（穩(wěn)定磨損）階段和（劇烈磨損）階段？6、粘度是液體流動時(shí)在液體分子之間的（內(nèi)摩擦），即流體膜的（剪切阻力）。？磨損的定義和特征是什么？？答：磨損是由于機(jī)械作用和（或）化學(xué)反應(yīng)（包括熱化學(xué)、電化學(xué)和力化學(xué)等反應(yīng)），在固體的摩擦表面上產(chǎn)生的一種材料逐漸損耗的現(xiàn)象，這種損耗主要表現(xiàn)為固體表面尺寸和（或）形狀的改變。精心整理磨損的三個(gè)主要特征：1）?磨損是發(fā)生在物體上的一種表面現(xiàn)象；2）?磨損是發(fā)生在物體摩擦表面上的一種現(xiàn)象，其接觸表面必須有相對運(yùn)動；3）?磨損必然產(chǎn)生物質(zhì)損耗（包括材料轉(zhuǎn)移），而且它是具有時(shí)變特征的漸進(jìn)的動態(tài)過程。選擇潤滑方法時(shí)需考慮的因素有哪些？？??答：選擇潤滑方法時(shí)應(yīng)考慮載荷、速度、摩擦副的運(yùn)動形式與分布、所選潤滑劑的種類、供給量、機(jī)器的結(jié)構(gòu)、精密程度和工作環(huán)境等。—般對結(jié)構(gòu)簡單、小型及低速輕載的機(jī)械可采用手工潤滑、滴油潤滑和油墊潤滑等;對于大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及高速重載的機(jī)械，可采用飛濺潤滑、油環(huán)潤滑或強(qiáng)制潤滑；速度更高的滾動軸承或齒輪傳動多用油霧潤滑。？摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是什么？？答：（1）材料選擇。（2）表面層設(shè)計(jì)。（3）耐磨性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（4）磨損計(jì)算與預(yù)測。？簡述不同類型磨損對材料基本性能的要求。?答：粘著磨損，相互配對材料的溶解度低；在工作表面溫度條件下，抗熱軟化能力好；表面能低；？？磨粒磨損，？表面硬度高于磨料硬度；加工硬化性能好;？接觸疲勞，？高硬度，高韌性；精加工的加工性能好；流線性好；無硬的非金屬夾雜物；表面無微裂紋;？腐蝕磨損?，？無鈍化作用時(shí)，具有較高的抗腐蝕能力；防腐與耐磨性能好;？微動磨損，？較高的抗環(huán)境腐蝕與抗磨粒磨損的能力；磨損時(shí)形成軟的腐蝕產(chǎn)物；相互配對材料具有不相容性；?簡述流體動、靜壓潤滑的工作機(jī)理和特點(diǎn)？精心整理?答：？工作原理：當(dāng)摩擦副起動、制動、正反轉(zhuǎn)、載荷變化等動壓潤滑條件不能滿足時(shí)，投入靜壓潤滑，以保證流體潤滑條件；而當(dāng)摩擦副已進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行并形成動壓潤滑膜時(shí)，就停止供給壓力潤滑劑（即停止靜壓潤滑）。？特點(diǎn)：流體動、靜壓潤滑是近代出現(xiàn)的較先進(jìn)的潤滑方式，其原理是綜合利用動壓和靜壓潤滑的優(yōu)點(diǎn)，避免兩者的缺點(diǎn)。既避免了靜壓系統(tǒng)能量的消耗，同時(shí)也保證了起動、制動等情況下的流體潤滑條件，從而達(dá)到降低成本，延長機(jī)械壽命的目的。1?闡述粘著摩擦理論。（15分）？？2?繪出Stribeck曲線，標(biāo)明不同摩擦狀態(tài)的三個(gè)區(qū)域，并說明各個(gè)區(qū)域影響摩擦的主要因素。（15分）？3?簡述邊界潤滑膜的減摩機(jī)理（15分）??4?如何合理選用工業(yè)齒輪潤滑油（10分）??5?齒輪是一種廣泛使用的機(jī)械零部件，根據(jù)你所熟悉的使用工況，分析齒輪的受力特點(diǎn)、潤滑狀態(tài)和磨損機(jī)理，并采取合理的潤滑措施。（15分）？6?通過電鍍、物理氣相沉積等方法在金屬表面沉積一層軟金屬薄膜（如Pb,?Sn,?In,?Ag,?Au）作為固體潤滑劑，這層厚度不到0.1?“m的薄膜已成功地應(yīng)用在高真空或太空摩擦系統(tǒng)。有鍍膜金屬間的滑動摩擦因數(shù)很低（In為?0.06?,Sn?為?0.09），而沒有鍍膜金屬間的摩擦因數(shù)很大。這層軟金屬薄膜能降低磨損至少一個(gè)數(shù)量級以上。？根據(jù)赫茲接觸理論和軟金屬薄膜的剪切強(qiáng)度，我們想建立硬基體鍍膜的摩擦因數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。假定一個(gè)硬質(zhì)鋼球（半徑為R）施加載荷于表面鍍膜的硬質(zhì)平面上，球和平面的材料彈性參數(shù)相同（E?和？V）,且忽略軟金屬膜對接觸區(qū)赫茲接觸的影響。？（a）?在圓形接觸區(qū)內(nèi)，法向接觸壓力?p（r）是怎樣的徑向分布？根據(jù)中心點(diǎn)壓力po和接觸半徑a?,提出法向接觸壓力的徑向分布方程。？精心整理?依據(jù)?Po計(jì)算出按觸區(qū)內(nèi)的平均接觸壓力Pmean。??接觸區(qū)不發(fā)生剪切的條件下，最大壓力由Po?=?Ty?/?0.31確定,？這時(shí)？Ty?是基材的剪切強(qiáng)度，提出法向載荷N與ty?、a等的關(guān)系表達(dá)式。???摩擦力等于真實(shí)按觸面積與軟金屬膜的Tf?的積，提出摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。???依據(jù)膜和基材的剪切強(qiáng)度(或硬度)，計(jì)算摩擦因數(shù)“？二?F/N???(f)?膜和基材的硬度分別為60?kg/mm2和600?kg/mm2，試估計(jì)摩擦因數(shù)“，并與上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較？？?請對上述方法的所有假設(shè)進(jìn)行評價(jià)。(20分)??1題:？???簡單粘著理論？1)摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài)？;?????????????????W=?Ar?x?^s??滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程；????????????瞬間高溫一粘著一剪切f滑動？?摩擦力是粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力之和。？???？???F=T+Pe=Atb+Spe?????????t為剪切力，Pe為犁溝力；？對于金屬材料，摩擦力主要是兩滑動表面間金屬接點(diǎn)的粘著效應(yīng)，而忽略犁溝過程。?F=ArXts=WXts/°s??f=F/W=ts/?°s??結(jié)論：摩擦力與載荷成正比，摩擦力與接觸面積無關(guān)。？指導(dǎo)意義：在金屬表面鍍(涂)一層低剪切強(qiáng)度的膜可降低摩擦因數(shù)，如軟金屬、潤滑劑、氧化膜等？精心整理剪切力使粘著接點(diǎn)長大：使真實(shí)接觸面積增加，摩擦力增加。？表面膜效應(yīng)：使接觸點(diǎn)的剪切應(yīng)力降低，使摩擦力降低。？犁溝效應(yīng):表面粗糙度對摩擦力有很大的影響。?修正的摩擦粘著理論的摩擦因數(shù)表示為？2題:？1）當(dāng)粘度、速度太低、壓力太高，軸承數(shù)nv/p較小，處于邊界潤滑區(qū)（III區(qū)），“大、磨損大，對潤滑起主要作用的是潤滑油和表面的理化性能。？2）當(dāng)軸承數(shù)nv/p增加，部分動力潤滑增加，過渡到混合潤滑（II區(qū)）,?M和磨損逐漸降低。？3）軸承數(shù)nv/p進(jìn)一步增加至一定程度，油膜足以承擔(dān)全部載荷，過渡到液體潤滑，摩擦磨損極低，潤滑性能取決于油的體相性能（如粘度）。？？4題：工業(yè)齒輪油選用的四條原則：？1）?根據(jù)齒輪線速度選擇齒輪油的粘度。速度高的選用低粘度油，速度低的選用高粘度油。？2）根據(jù)齒面接觸壓力（MPa）選擇齒輪油的類型？低于350,用CKB;350-500,用CKC;500-1100,用CKC、CKD,高于1100,用CKD。?3）使用溫度：油溫高，油的粘度大，油溫低，油的粘度低。夏天用高粘度油，冬天用低粘度油。？4）齒輪潤滑與軸承潤滑是否同一系統(tǒng)，滑動軸承要求潤滑油的粘度較低。？？5題:？1）齒輪的受力特點(diǎn)：循環(huán)應(yīng)力、線接觸、高接觸應(yīng)力?2）潤滑狀態(tài)：多數(shù)為彈流？3）磨損機(jī)理：點(diǎn)蝕為主的疲勞磨損?4）潤滑措施：？（1）高粘度的潤滑油或潤滑脂，？（2）控制潤滑油的水分？（3）加強(qiáng)密封？（4）選用性能優(yōu)良的潤滑劑？（5）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？6題:？（a）圓形接觸區(qū)內(nèi)，法向接觸壓力呈半橢圓分布。精心整理?磨粒磨損：外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在較軟材料表面上犁刨出很多溝紋時(shí)被移去的材料，一部分流動到溝紋的兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的微切削過程就叫磨粒磨損。疲勞磨損：是指由于摩擦表面材料微體積在重復(fù)變形時(shí)疲勞破壞而引起的機(jī)械磨損。例如當(dāng)作滾動或滾-滑運(yùn)動的高副受到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動軸承運(yùn)轉(zhuǎn)或齒輪傳動）時(shí)，如果該應(yīng)力超過材料相應(yīng)的接觸疲勞極限，就會在零件工作表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接，就造成許多微粒從零件工作表面上脫落下來，致使表面上出現(xiàn)許多月牙形淺坑,形成疲勞磨損或疲勞點(diǎn)蝕。粘附磨損：當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處發(fā)生“冷焊”后，在相對滑動時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成了粘附磨損。?固體表面形貌：是指描述固體表面特征的量，又稱表面圖形，表面結(jié)構(gòu)、表面粗糙度或表面光潔度，它是研究固體表面幾何形狀的細(xì)節(jié)。?邊界潤滑：指兩摩擦表面之間存在著一層與工作介質(zhì)性質(zhì)不同的薄膜一一邊界膜的摩擦潤滑狀態(tài)。1、潤滑條件下，相對運(yùn)動表面雖然不直接接觸，也可能發(fā)生（????疲勞??？）磨損。2、降低表面粗糙度能有效地提高抗（????磨損????？）的能力。？3、粘度是液體流動時(shí)在液體分子之間的（???內(nèi)摩擦????？），即流體膜的剪切阻力。4、磨損是相對運(yùn)動過程中，兩接觸物體之間材料產(chǎn)生變形、性能變化，且物質(zhì)（????不斷損失???？）的現(xiàn)象。？5、合成油不是用石油煉成的，而是用（????化學(xué)方法?????？）合成的。？精心整理6、動物油的油性最好，植物油的油性次之，而一般（????礦物油????？）的油性最差。？7、滾動摩擦阻力的組成有四種即：微觀滑動、彈性滯后、塑性變形、粘著效應(yīng)？?—般情況下的潤滑方法有哪些？（1）油潤滑；（2）脂潤滑；（3）固體潤滑（低速、高低溫、真空、輻射、腐蝕）；（4）氣體潤滑?磨損的分類有哪些？??（1）粘著磨損或粘附磨損；（2）磨料磨損或磨粒磨損；（3）疲勞磨損或表面疲勞磨損；（4）腐蝕磨損或摩擦-化學(xué)磨損。（5）其他。包括侵蝕磨損或沖蝕磨損和微動磨損等。選用潤滑劑的基本工作條件是？??（1）工作溫度；（2）工作速度；（3）工作載荷；（4）空氣濕度；（5）壓力；（6）真空（0.013Pa;0.0013Pa）?按破壞機(jī)理分，磨損類型有幾種？？粘著摩擦、磨料摩擦、疲勞摩擦、腐蝕摩擦、微動摩擦、沖蝕摩擦、氣蝕摩擦。摩擦學(xué)研究所應(yīng)用的主要分析測試技術(shù)大體上可分為哪三類？？（