表面形貌與特性實(shí)用教案

1、摩擦磨損造成摩擦磨損造成(zo chn)的損失的損失:工業(yè)方面約有工業(yè)方面約有1/21/3的能量消耗在摩擦的能量消耗在摩擦(mc)中；中；大約大約80%的損壞零件是由于磨損引起的；的損壞零件是由于磨損引起的；1981年美國(guó)公布，每年磨損造成的損失為年美國(guó)公布，每年磨損造成的損失為100億美元；億美元；前蘇聯(lián)由于磨損造成的損失每年約前蘇聯(lián)由于磨損造成的損失每年約120140億盧布；億盧布； 第1頁(yè)/共17頁(yè)第一頁(yè)，共18頁(yè)。 2005年年11月月5日新聞聯(lián)播報(bào)道日新聞聯(lián)播報(bào)道(bodo)，在河南長(zhǎng)，在河南長(zhǎng)垣舉行的第三屆中國(guó)國(guó)際腐蝕控制大會(huì)上獲悉，我垣舉行的第三屆中國(guó)國(guó)際腐蝕控制大會(huì)上獲悉，我國(guó)

2、每年由腐蝕所造成的損失大約為國(guó)每年由腐蝕所造成的損失大約為5000億元人民幣，億元人民幣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自然災(zāi)害和安全事故。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自然災(zāi)害和安全事故。 中國(guó)五個(gè)行業(yè)（冶金礦山、農(nóng)機(jī)、煤炭、電力、中國(guó)五個(gè)行業(yè)（冶金礦山、農(nóng)機(jī)、煤炭、電力、建材）的統(tǒng)計(jì)，每年由于磨料磨損而需要補(bǔ)充建材）的統(tǒng)計(jì)，每年由于磨料磨損而需要補(bǔ)充的備件的備件(bijin)100萬(wàn)噸鋼材，大約萬(wàn)噸鋼材，大約1520億人民幣，億人民幣，40%的農(nóng)機(jī)具備件的農(nóng)機(jī)具備件(bijin)是由是由于磨料磨損消耗的，于磨料磨損消耗的，30%的鍋爐鋼管是由于腐的鍋爐鋼管是由于腐蝕磨損失效的。蝕磨損失效的。第2頁(yè)/共17頁(yè)第二頁(yè)，共18頁(yè)。磨損磨損

3、(m sn)(m sn)造成巨大損失造成巨大損失的原因：的原因： 零件表面工作狀態(tài)發(fā)生變化（點(diǎn)蝕、剝離零件表面工作狀態(tài)發(fā)生變化（點(diǎn)蝕、剝離(bl)(bl)）；）；零件尺寸發(fā)生變化零件尺寸發(fā)生變化: : 工作精度達(dá)不到要求；工作精度達(dá)不到要求； 強(qiáng)度達(dá)不到要求，可靠性降低。強(qiáng)度達(dá)不到要求，可靠性降低。摩擦學(xué)：是摩擦、磨損、潤(rùn)滑科學(xué)的總稱，是研摩擦學(xué)：是摩擦、磨損、潤(rùn)滑科學(xué)的總稱，是研究在摩擦與磨損過(guò)程究在摩擦與磨損過(guò)程(guchng)(guchng)中兩個(gè)中兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間相互作用、變化及其相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間相互作用、變化及其有關(guān)的理論與實(shí)踐的一門學(xué)科。有關(guān)的理論與實(shí)踐的一門學(xué)科。 第3頁(yè)/共

4、17頁(yè)第三頁(yè)，共18頁(yè)。十七世紀(jì)開始對(duì)摩擦進(jìn)行研究，但真正形成一門學(xué)科還是六十年代的事。十七世紀(jì)開始對(duì)摩擦進(jìn)行研究，但真正形成一門學(xué)科還是六十年代的事。1966年英國(guó)年英國(guó)(yn u)的的Jost教授提出摩擦學(xué)（教授提出摩擦學(xué)（Tribology）的概念，但）的概念，但到目前，摩擦、磨損的機(jī)理研究尚未完全弄清，甚至實(shí)踐比理論先得到解決。到目前，摩擦、磨損的機(jī)理研究尚未完全弄清，甚至實(shí)踐比理論先得到解決。我國(guó)在摩擦學(xué)領(lǐng)域內(nèi)曾有巨大貢獻(xiàn)我國(guó)在摩擦學(xué)領(lǐng)域內(nèi)曾有巨大貢獻(xiàn) ：公元前兩千年左右就使用水碓、滑車等，采用木質(zhì)軸承，以動(dòng)物油作潤(rùn)公元前兩千年左右就使用水碓、滑車等，采用木質(zhì)軸承，以動(dòng)物油作潤(rùn)滑劑；

5、滑劑；1414世紀(jì)以前世紀(jì)以前(yqin)(yqin)，我國(guó)在掌握軸承、齒輪、凸輪、潤(rùn)滑劑等方面，我國(guó)在掌握軸承、齒輪、凸輪、潤(rùn)滑劑等方面一直居于世界的前列；一直居于世界的前列； 第4頁(yè)/共17頁(yè)第四頁(yè)，共18頁(yè)。 1962年召開了摩擦、磨損和潤(rùn)滑研究的報(bào)告會(huì)；年召開了摩擦、磨損和潤(rùn)滑研究的報(bào)告會(huì)； 1979年在廣州成立了中國(guó)年在廣州成立了中國(guó)(zhn u)摩擦學(xué)摩擦學(xué)會(huì)；會(huì)； 1987年首次在北京召開了國(guó)際摩擦學(xué)會(huì)議。年首次在北京召開了國(guó)際摩擦學(xué)會(huì)議。第5頁(yè)/共17頁(yè)第五頁(yè)，共18頁(yè)。第一章第一章 表面形貌表面形貌(xn mo)(xn mo)與特性與特性Surface Forms and i

6、ts Surface Forms and its CharacteristicsCharacteristics一、表面輪廓曲線一、表面輪廓曲線(qxin)(qxin)及測(cè)量及測(cè)量第6頁(yè)/共17頁(yè)第六頁(yè)，共18頁(yè)。表面輪廓儀測(cè)量零件表面輪廓儀測(cè)量零件(ln jin)(ln jin)表面的輪廓曲線表面的輪廓曲線測(cè)量樣本測(cè)量樣本(yngbn)(yngbn)必須具有代表性和可鑒別性：必須具有代表性和可鑒別性： 各向同性的表面，測(cè)量數(shù)據(jù)有代表性；各向同性的表面，測(cè)量數(shù)據(jù)有代表性； 各向異性的表面，測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有代表性；各向異性的表面，測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有代表性；測(cè)量的數(shù)據(jù)受測(cè)量?jī)x測(cè)頭圓弧半徑的影響。測(cè)量的數(shù)據(jù)受測(cè)

7、量?jī)x測(cè)頭圓弧半徑的影響。第7頁(yè)/共17頁(yè)第七頁(yè)，共18頁(yè)。二、表面形貌二、表面形貌(xn (xn mo)mo)參數(shù)參數(shù)最常用的表面形貌最常用的表面形貌(xn mo)(xn mo)參數(shù)是表面粗糙參數(shù)是表面粗糙度（度（Surface RoughnessSurface Roughness）：）：取表面上某一個(gè)截面的外形輪廓曲線來(lái)表示。取表面上某一個(gè)截面的外形輪廓曲線來(lái)表示。1. 輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差Ra 輪廓各點(diǎn)高度輪廓各點(diǎn)高度(god)在測(cè)量在測(cè)量長(zhǎng)度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值。長(zhǎng)度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值。 niilaznldxxzR101)(Ra 越大，表面越粗糙越大，表面越粗糙。第8頁(yè)/共17

8、頁(yè)第八頁(yè)，共18頁(yè)。2. 輪廓輪廓(lnku)均方根偏差或稱均方根偏差或稱均方根值均方根值3. 最大峰谷距最大峰谷距Rmax或最大凸峰高度或最大凸峰高度(god)Rp niilzndxxzl12021)(1 4. 中線截距平均值中線截距平均值Sma 輪廓曲線輪廓曲線(qxin)與中心線與中心線各交點(diǎn)之間的截距各交點(diǎn)之間的截距Smi在測(cè)在測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)的平均值。量長(zhǎng)度內(nèi)的平均值。 nimimaSnS11在測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)最高峰與最低谷之間的高度差。在測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)最高峰與最低谷之間的高度差。第9頁(yè)/共17頁(yè)第九頁(yè)，共18頁(yè)。一維形貌參數(shù)不能完善一維形貌參數(shù)不能完善地說(shuō)明地說(shuō)明(shumng)(shumng)表

9、面表面幾何特征幾何特征二維表面二維表面(biomin)(biomin)形貌圖像形貌圖像三維形貌三維形貌(xn (xn mo)mo)參數(shù)參數(shù)即等高線圖即等高線圖第10頁(yè)/共17頁(yè)第十頁(yè)，共18頁(yè)。三、表面形貌的統(tǒng)計(jì)三、表面形貌的統(tǒng)計(jì)(tngj)(tngj)參數(shù)參數(shù) 1. 高度高度(god)分布曲線（分布曲線（Gauss曲線）曲線） 222222021)()( zzeezz Gauss分布曲線也稱為分布曲線也稱為(chn wi)承載面承載面積曲線，反映的是承受載荷的能力積曲線，反映的是承受載荷的能力第11頁(yè)/共17頁(yè)第十一頁(yè)，共18頁(yè)。2. 分布曲線分布曲線(qxin)的偏差的偏差衡量分布曲線衡量

10、分布曲線(qxin)(qxin)偏離對(duì)稱位置程度的偏離對(duì)稱位置程度的指標(biāo)指標(biāo)33)( dzzzSS0 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)高高斯分布斯分布S0 正偏態(tài)（右偏）正偏態(tài)（右偏） S0 負(fù)偏態(tài)（左偏）負(fù)偏態(tài)（左偏）（1）偏態(tài)）偏態(tài)S第12頁(yè)/共17頁(yè)第十二頁(yè)，共18頁(yè)。（2）峰態(tài)）峰態(tài) K表示分布曲線表示分布曲線(qxin)(qxin)的尖峭的尖峭程度程度 K3 標(biāo)準(zhǔn)高斯分布標(biāo)準(zhǔn)高斯分布 K3 尖峰態(tài)，曲線陡峭尖峰態(tài)，曲線陡峭(duqio) K3 低峰態(tài)，曲線平緩低峰態(tài)，曲線平緩44)( dzzzK第13頁(yè)/共17頁(yè)第十三頁(yè)，共18頁(yè)。 機(jī)器磨合的目的就是為了增加承載面積，進(jìn)而提高承載能力。機(jī)器

11、磨合的目的就是為了增加承載面積，進(jìn)而提高承載能力。 磨合要體現(xiàn)磨合要體現(xiàn)“載荷由輕到重，速度由低到高載荷由輕到重，速度由低到高”的原則的原則(yunz)進(jìn)行磨合。進(jìn)行磨合。 零件磨合后的表面性質(zhì)：零件磨合后的表面性質(zhì)： 左偏態(tài)（左偏態(tài)（S0 ）、低峰態(tài)（）、低峰態(tài)（K3 ）第14頁(yè)/共17頁(yè)第十四頁(yè)，共18頁(yè)。3. 表面輪廓表面輪廓(lnku)的自相的自相關(guān)函數(shù)關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)R R（l l）：）： 相鄰輪廓相鄰輪廓(lnku)(lnku)的關(guān)系和輪廓的關(guān)系和輪廓(lnku)(lnku)曲線曲線的變化趨勢(shì)。的變化趨勢(shì)。)()()(lxzxzlR niiilxzxznlR1)()(1)

12、(01( )lim( )()LR lz xz xl dxL 2020)(1lim)( LdxxzLlRl0時(shí)：時(shí)：第15頁(yè)/共17頁(yè)第十五頁(yè)，共18頁(yè)。無(wú)量綱的自相關(guān)無(wú)量綱的自相關(guān)(xinggun)(xinggun)函數(shù)函數(shù) 精加工表面，隨機(jī)變化分量精加工表面，隨機(jī)變化分量(fn ling)(fn ling)為主，函為主，函數(shù)衰減，相關(guān)性隨數(shù)衰減，相關(guān)性隨 l l 的增加而減??；的增加而減??； 粗加工表面，周期變化分量粗加工表面，周期變化分量(fn ling)(fn ling)為主，函為主，函數(shù)不衰減，相關(guān)性隨數(shù)不衰減，相關(guān)性隨 l l 的增加而不變。的增加而不變。 20*)()()()( lRlRlRlR 分布概率密度函數(shù)分布概率密度函數(shù)(z)(z)：表示高度分布的大?。罕硎靖叨确植嫉拇笮?dxio)(dxio)及分布狀態(tài)；及分布狀態(tài)； 自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)R(z)R(z)：表示高度分布的變化和性質(zhì)。：表示高度分布的變化和性質(zhì)。表面形貌特征的描述：表面形貌特征的描述：第16頁(yè)/共17頁(yè)第十六頁(yè)，共18頁(yè)。感謝您的觀看(gunkn)！第17頁(yè)/共17頁(yè)第十七頁(yè)，共18頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)摩擦磨損造成的損失:。工業(yè)方面約有1