摩擦學(xué)原理及潤滑技術(shù)復(fù)習(xí)題整理.docx

1、摩擦學(xué)原理及潤滑技術(shù)復(fù)習(xí)題整理1. 簡述摩擦種類及機(jī)理簡述磨損種類及機(jī)理1. 答：摩擦的分類：按摩擦副的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：動(dòng)摩擦，靜摩擦 按摩擦副的運(yùn)動(dòng)形式：滾動(dòng)摩擦，滑動(dòng)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外表后在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的形變會(huì)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(dòng)性和分子作用力使固體粘附在一起而產(chǎn)生滑動(dòng)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。2.

2、 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：通常摩擦外表的實(shí)際接觸面積只有表觀面積的0.1-0.01 %o對丁-重載高速摩擦副，接觸峰點(diǎn)的 外表壓力有時(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)溫度便迅速下降，一般局部高溫持續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)亳秒。摩擦外表處于這種狀態(tài)下，潤滑油膜、吸附膜 或其他外表膜將發(fā)生破裂，使接觸峰點(diǎn)產(chǎn)生粘著，隨后在滑動(dòng)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。

3、彈性流體動(dòng)力潤滑和流體動(dòng)壓潤滑分別適用于什么情況。兩個(gè)作相對運(yùn)動(dòng)物體的摩擦外表，用借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦外表完全隔開，由流體膜產(chǎn) 生的壓力來平衡外載荷，稱為流體動(dòng)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(dòng)力潤滑和氣體動(dòng)力潤滑。流體動(dòng)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(dòng)與沖 擊O流體動(dòng)力潤滑通常研究的是低副接觸受潤零件之間的潤滑問題，把零件摩擦外表視作剛體，并認(rèn)為潤滑劑的粘 度不隨壓力而改變?？墒窃邶X輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、凸輪機(jī)構(gòu)等高副接觸中，兩摩擦外表之間接觸壓力很大，摩 擦外表會(huì)出現(xiàn)不能忽略的局部彈性變形。同時(shí)，在

4、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(dòng)力 潤滑理論是研究在相互滾動(dòng)或伴有滑動(dòng)的滾動(dòng)條件下，兩彈性物體間的流體動(dòng)力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)，把計(jì)算在油 膜壓力下摩擦外表的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程與流體動(dòng)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。外表的幾何形狀誤差類型 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）外表波紋度（3）外表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(dòng)腐蝕磨損 答：兩接觸外表間沒有宏觀的相對運(yùn)動(dòng)，由于振幅很小的相對滑動(dòng)產(chǎn)生的磨損

5、稱為微動(dòng)磨損。如果微動(dòng)磨損過程 中，兩外表的化學(xué)反響起主要作用時(shí)，那么可稱為微動(dòng)腐蝕磨損。彈性流體動(dòng)壓潤滑答：考慮了彈性變形及壓粘變化對流體動(dòng)壓潤滑的影響稱為彈性流體動(dòng)壓潤滑固體潤滑劑答：為防止與保護(hù)相互運(yùn)動(dòng)的外表不受損害，以及減少摩擦副的摩擦與磨損而在運(yùn)動(dòng)外表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、通常所說的外表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)粗糙外表的接觸通常是一個(gè)（彈性變形）和塑性變形）并存的混合系統(tǒng)。3、大氣中很少遇到純潔外表，金屬外表總有一層膜，它可能是氧化膜）或（污染膜

6、）。4、粘毒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(dòng)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)反響（包括熱化學(xué)、電化學(xué)和力化學(xué)等反響），在固體的摩擦外表上產(chǎn)生的一種 材料逐漸損耗的現(xiàn)象，這種損耗主要表現(xiàn)為固體外表尺寸和（或）形狀的改變。磨損的三個(gè)主要特征：1）磨損是發(fā)生在物體上的一種外表現(xiàn)象；2）磨損是發(fā)生在物體摩擦外表上的一種現(xiàn)象，其 接觸外表必須有相對運(yùn)動(dòng)；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

7、有時(shí)變特征的漸進(jìn)的動(dòng)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(dòng)形式與分布、所選潤滑劑的種類、供應(yīng)量、機(jī)器的構(gòu)造、 精細(xì)程度和工作環(huán)境等。一般對構(gòu)造簡單、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、構(gòu)造復(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(dòng)軸承或齒輪傳 動(dòng)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）外表層設(shè)計(jì)o （3）耐磨性構(gòu)造設(shè)計(jì)。4）磨損計(jì)算與預(yù)測。簡述不同類型磨損對材料根本性能的要求。答：粘著磨損，相互配對材料的溶解度低：在工作外表溫度條件下，抗熱軟化能力好：外表

8、能低；磨粒磨損，外表硬度高于磨料硬度；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；外表無微裂紋；腐蝕磨損，無飩化作用時(shí)，具有較高的抗腐蝕能力；防腐與耐磨性能好；微動(dòng)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(dòng)、靜壓潤滑的工作機(jī)理和特點(diǎn)答：工作原理：當(dāng)摩擦副起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、載荷變化等動(dòng)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)摩擦副己進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行并形成動(dòng)壓潤滑膜時(shí)，就停頓供應(yīng)壓力潤滑劑即停頓靜壓潤滑）。特點(diǎn)：流體動(dòng)、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

9、利用動(dòng)壓和靜壓潤滑的優(yōu)點(diǎn)，防止兩者 的缺點(diǎn)。既防止了靜壓系統(tǒng)能量的消耗，同時(shí)也保證了起動(dòng)、制動(dòng)等情況下的流體潤滑條件，從而到達(dá)降低本錢, 延長機(jī)械壽命的目的。1闡述粘著摩擦理論。（15分）2繪出Stribcck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o （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外表沉積一層軟金屬薄膜（如Pb,Sn,In,Ag,Au）作為固體潤滑劑，

10、這層厚 度不到0.1 um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(dòng)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）施加載荷于外表鍍膜的硬質(zhì)平面上，球和平面的材料彈性參數(shù)-樣（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p。和接觸半徑a,提出法向接觸壓 力的徑向分布方程。（b）依據(jù)Po計(jì)算出按觸區(qū)內(nèi)的平均

11、接觸壓力Pmean。（c）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)iy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。d）摩擦力等于真實(shí)按觸面積與軟金屬膜的if的積，提出摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。（e）依據(jù)膜和基材的剪切強(qiáng)度或硬度），計(jì)算摩擦因數(shù)U =F/N? （f）膜和基材的硬度分別為60kg/mm2 和 600kg/mm2，試估計(jì)摩擦因數(shù)并與上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展比擬？清對上述方法的所有假設(shè)進(jìn)展評價(jià)。20分）I題：簡單粘著理論1）摩擦外表處于塑性接觸狀態(tài)；W=Ar X os2）滑動(dòng)摩擦是粘著與滑動(dòng)交替發(fā)生的躍動(dòng)過程；瞬間高溫一粘著一剪切一滑動(dòng)3）摩擦力是粘著效應(yīng)和

12、犁溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力之和。F=T+Pe=A t b+Spet為剪切力，Pe為犁溝力；對金屬材料，摩擦力主要是兩滑動(dòng)外表間金屬接點(diǎn)的粘著效應(yīng)，而忽略犁溝過程。F=ArX t s=WX t s/o sf=F/W= "/os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：在金屬外表鍍（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。外表膜效應(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)：外表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：I）當(dāng)粘度、速度太低、壓力太高，軸承數(shù)nv/p較小，

13、處于邊界潤滑區(qū)III區(qū)），u大、磨損大，對潤滑起主要作 用的是潤滑油和外表的理化性能。2）當(dāng)軸承數(shù)nv/p增加，局部動(dòng)力潤滑增加，過渡到混合潤滑II區(qū)），u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，油膜足以承當(dāng)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那么：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 35（）,用 CKB； 350-500,用 CKC； 500-1100,用 CKC、CKD,高于 1100,用 CKD。3）使用溫

14、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(dòng)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)化構(gòu)造設(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。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 外表上犁刨出很多溝紋時(shí)被移去的材料,一局部流動(dòng)到溝紋的兩旁，一局部那么形

15、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：是指由于摩擦外表材料微體積在重復(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(dòng)或滾-滑運(yùn)動(dòng) 的高副受到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)或齒輪傳動(dòng)）時(shí)，如果該應(yīng)力超過材料相應(yīng)的接觸疲勞極限, 就會(huì)在零件工作外表或外表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 作外表上脫落下來，致使外表上出現(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)摩擦外表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(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)外表遷移到另 一個(gè)外表,便形成了粘附磨損。固體外表形貌：是指

16、描述固體外表特征的量，又稱外表圖形，外表構(gòu)造、外表粗糙度或外表光潔度，它是研究固 體外表幾何形狀的細(xì)節(jié)。邊界潤滑：指兩摩擦外表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(dòng)外表雖然不直接接觸，也可能發(fā)生疲勞）磨損。2、降低外表粗糙度能有效地提高抗（磨損）的能力。3、粘度是液體流動(dòng)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(dòng)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。6、動(dòng)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(dòng)摩擦阻力的組成

17、有四種即：微觀滑動(dòng)、彈性滯后、塑性變形、粘著效應(yīng)一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、上下溫、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）疲勞磨損或外表疲勞磨損；（4）腐蝕磨損或摩擦一化 學(xué)磨損。5）其他。包括侵蝕磨損或沖蝕磨損和微動(dòng)磨損等。選用潤滑劑的根本工作條件是？（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(dòng)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？（1）摩擦與潤滑材料以及涂層的摩擦學(xué)性能測試技術(shù)：2）摩擦外表測