《摩擦學設計》課程教學大綱

《摩擦學設計》教學大綱一、課程基本信息課程名稱摩擦學設計TribologicalDesign課程編碼MEE112021020開課院部機電工程學院課程團隊（未設置）學分2.0課內學時32講授30實驗2上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)機械設計制造及其自動化授課語言中文先修課程高等數(shù)學（2-2）、工程材料、材料力學、機械設計課程簡介（限選）本課程為四年制機械類專業(yè)本科生的限定性選修課程，它是一門跨學科的邊緣學科。它以機械力學、材料學、固體表面物理化學、金屬材料及熱處理為基礎。本課程以摩擦、磨損、潤滑及為重點，教學內容主要包括固體的表面幾何特性、物理化學特性及其對摩擦學的影響；固體表面接觸面積及接觸壓力的分析計算；摩擦的分類及特性；摩擦學的主要經(jīng)典解釋理論及特點；摩擦學理論的數(shù)學模型及其應用范圍；摩擦系數(shù)的影響因素分析與解釋；不同摩擦現(xiàn)象的解釋機理與理論分析；磨損的分類及不同磨損形式的特性；不同磨損形式的機理與理論分析；不同磨損形式的影響因素及減磨的具體措施與方法；磨損方程的建立；磨損的測量方法與設備；潤滑狀態(tài)的辨別及潤滑方程的推導與應用等。通過本課程的學習，除了使學生獲得有關金屬摩擦、磨損、潤滑理論方面的基礎知識之外，還使學生了解摩擦學應用方面的基礎知識，最終使學生掌握利用摩擦、減小磨損、改善潤滑的基本方法和途徑。ThiscourseisselectivecourseforthestudentsofMachineDesign&Manufacturing.Itisinterdisciplinarysubjectincludingmanysubjects.Thecontentsofthiscoursebaseonmechanicalmechanics,materialsscience,solidsurfacephysicschemistry,metalmaterialandheattreatment.Themaincontentsofthissubjectincludes:Surfacegeometriccharacteristics,physicalandchemicalpropertiesofsolidsandtheireffectsontribologyproperties;Classificationandcharacteristicsoffriction;Analysisandcalculationofcontactareaandcontactpressureofsolidsurface;Themainclassicalinterpretationtheoriesandcharacteristicsoftribology;Mathematicalmodeloftribologytheoryanditsapplication;Classificationandcharacteristicsofwear;Mechanismandtheoreticalanalysisofdifferentwearforms;Theinfluencefactorsofdifferentwearformsandtheconcretemeasuresandmethodsforreducingwear;Establishmentofwearequation;Methodandapparatusformeasuringwear;Identificationandapplicationoflubricationequation,etal.Afterlearningthiscourse,thestudentscannotonlymasterthebasicknowledgeoffriction,wearandlubrication,butalsocanunderstandtheapplicationoftribology.Finally,thestudentscanlearntheskillsofhowtocontrolfriction,howtodecreasewearandhowtoimprovetheeffectsoflubrication.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：目標1：掌握摩擦的經(jīng)典理論，能對工程中的摩擦學現(xiàn)象進行解釋和分析。是1.21.22M2目標2：了解影響磨損的主要因素，掌握常用減磨與耐磨的措施與方法。是4.14.13M3目標3：了解常用潤滑的方式，能在機械設計過程中綜合考慮潤滑系統(tǒng)的設計。是1.41.44M4目標4：通過課程的學習，掌握如何將摩擦學設計融入到機械設計過程中，提高綜合設計和解決工程問題的能力。是1.3,2.1,3.11.3,2.1,3.1三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論本章重點與難點：摩擦學設計的概念、摩擦學的發(fā)展、摩擦學設計的特點及其應用。/21.11.1摩擦學的概念摩擦學的定義；摩擦學的發(fā)展；摩擦學的研究內容；摩擦學的特點。M10.5講授31.21.2摩擦學設計摩擦學設計的定義；摩擦學設計的特點。M10.5講授41.31.3摩擦學設計與摩擦學摩擦學設計與摩擦學的關系；摩擦學設計與摩擦學的區(qū)別。/0.5講授51.41.4摩擦學設計的任務摩擦學設計任務的制定；摩擦學設計任務具體內容。M10.5講授61.51.5摩擦學設計的地位和作用摩擦學設計的地位及作用；摩擦學設計的意義。M10.5講授7第二章第二章固體表面特性本章重點與難點：固體表面幾何特性的表征、固體表面接觸的特點及固體表面真實接觸面積的計算。/82.12.1固體表面幾何特性三維表面形貌；三維表面形貌的等高線圖；宏觀幾何形狀誤差與微觀幾何形狀誤差；固體表面幾何特性評定參數(shù)的分類及特點。M11講授92.22.2固體表面的物理化學特性表面能和表面力；接觸角和固體表面的潤濕性的表征；固體表面的吸附現(xiàn)象和表面膜；物理吸附和化學吸附的特點；固體表面膜的分類及特點及表面膜的摩擦學特性。M10.5講授102.32.3金屬表面構造金屬表面的組織種類及分布；不同組織的特性。M10.5講授112.42.4固體表面的接觸特性固體表面接觸過程；彈性變形區(qū)與塑性變形區(qū)；固體表面接觸模型；名義接觸面積與實際接觸面積及真實接觸面積的計算。M10.5講授1作業(yè)12第三章第三章固體的摩擦本章重點與難點：古典摩擦理論的內容，摩擦系數(shù)的影響因素。/133.13.1摩擦的概念及分類摩擦的定義；摩擦的分類及特點，不同分類的區(qū)別。M11講授143.23.2摩擦理論古典摩擦理論；粘著摩擦理論，摩擦力與摩擦系數(shù)的計算公式；摩擦的分子—機械理論，摩擦力的組成與分解。M12講授153.33.3滑動摩擦系數(shù)的影響因素表面膜、材料性質、載荷、滑動速度、溫度及表面粗糙度對滑動摩擦系數(shù)的影響。M12講授1作業(yè)163.43.4固體的摩擦熱摩擦過程能量轉換與分配；相互覆蓋系數(shù)、熱流分布系數(shù)及摩擦熱的計算；摩擦溫度的計算公式。M11講授173.53.5邊界摩擦邊界摩擦的特點與類型；邊界摩擦的機理；邊界摩擦系數(shù)的影響因素。M10.5講授183.63.6滾動摩擦滾動摩擦的基本形式，滾動摩擦的摩擦機理，滾動摩擦力和摩擦系數(shù)的計算。M10.5講授19第四章第四章磨損本章重點與難點：磨損的分類及不同磨損形式的辨別，磨損機理及磨損量的計算。/204.14.1磨損的分類及磨損過程的特點磨損的定義與分類；磨損過程的特性及其應用。M21講授214.24.2粘著磨損粘著磨損的類型及機理；粘著磨損方程；粘著磨損的影響因素、粘著磨損形式的辨別及減小粘著磨損的措施與方法。M22講授224.34.3磨粒磨損磨粒磨損的分類及特點；磨損機理與磨損方程；磨粒磨損的影響因素及減小磨損的措施與方法；磨粒磨損的辨別。M22講授1作業(yè)234.44.4疲勞磨損疲勞磨損的分類及特點；磨損機理；疲勞磨損與整體疲勞破壞的區(qū)別；疲勞磨損的影響因素及減小磨損的措施與方法；疲勞磨損的辨別。M20.5講授244.54.5近代磨損理論磨損的剝層理論；磨損方程與磨損率；磨損的能量理論。M20.5講授254.64.6磨損的測量和計算磨損量的測量方法；磨損過程的評定方法；磨損量與磨損率的計算及其應用。M20.5講授26第五章第五章潤滑理論基礎本章重點與難點：雷諾方程的推導與應用，流體動壓潤滑的特點。/275.15.1潤滑劑分類與潤滑狀態(tài)潤滑劑的分類；常用潤滑方法；潤滑狀態(tài)及其辨別方法。M30.5講授285.25.2流體潤滑流體潤滑的特點；牛頓流體特點，流體粘度的分類與粘度的測量。M31講授295.35.3流體潤滑的基本方程流體潤滑的基本方程的推導；連續(xù)方程與雷諾方程。M32講授305.45.4流體動壓潤滑油膜產(chǎn)生的機理；雷諾方程的分解與效應；雷諾方程的求解與應用。M32講授1作業(yè)31第六章第六章摩擦學系統(tǒng)分析本章重點與難點：摩擦學系統(tǒng)的描述及其分析方法。/326.16.1摩擦學系統(tǒng)摩擦學系統(tǒng)的定義，摩擦學系統(tǒng)的組成。M40.5講授336.26.2摩擦學系統(tǒng)的描述系統(tǒng)符號；系統(tǒng)框圖及數(shù)學描述。M40.5講授346.36.3摩擦學系統(tǒng)的特征摩擦學系統(tǒng)的時變特征；摩擦學系統(tǒng)的空間特征。M40.5講授356.46.4摩擦學系統(tǒng)的系統(tǒng)分析分析步驟與方法；定量描述；常用分析方法類型及分析內容。M40.5講授36第七章第七章摩擦學性能試驗本章重點與難點：摩擦系數(shù)與磨損量的測量方法，摩擦磨損實驗的方法與步驟。/377.17.1摩擦學試驗的目的及內容摩擦性能試驗和磨損性能試驗。M40.5講授387.27.2影響摩擦磨損的因素溫度、載荷、速度、表面性質及運動形式等對磨損的影響。M40.5講授397.37.3摩擦磨損測量參數(shù)摩擦力、摩擦力矩、摩擦系數(shù)；磨損量與磨損率。M40.5講授407.47.4摩擦與磨損的測量摩擦力、摩擦力矩、摩擦系數(shù)等的測量方法；磨損量與磨損率的測量方法與測量設備，磨損表面形貌的表征。M41講授417.57.5常用試驗方法標準試驗機試驗、模擬試驗機試驗與臺架試驗機試驗。M40.5講授427.67.6摩擦磨損試驗操作摩擦磨損試驗項目：摩擦磨損試驗的方法，摩擦磨損實驗設備的使用及操作，磨損試樣及對偶件的制作，磨損量的測量方法與步驟。通過此試驗項目，學生應掌握常用材料摩擦學性能測試的基本操作方法與步驟，并掌握摩擦系數(shù)與磨損量的測量方法。M41講授43摩擦磨損實驗摩擦磨損實驗進行摩擦磨損實驗，掌握實驗機的基本操作，掌握摩擦系數(shù)、磨損量的測量方法。M42實驗1作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.按章節(jié)內容布置作業(yè)，其中摩擦、磨損、潤滑等等各單元各1-2道題。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生所學知識點的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要為分析題、論述題、簡答題。20%2實驗1.本課程2個學時實驗，共1次實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學生對摩擦磨損試驗的操作步驟及相關參數(shù)的測量方法的掌握與應用能力，能夠根據(jù)試樣材料選擇合適的試驗機型，并能正確識別磨損形貌的類型。10%3考勤隨機點名、刷卡點名等10%4課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。10%5期末考試1.采用提交最終報告的方式進行考查，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對實際問題中摩擦磨損問題的檢測、預防及測量，提出合理的減磨耐磨措施，延長設備使用壽命的方法。50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，理論應用正確，回答與解釋正確，對摩擦磨損理論等基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，理論應用或回答與解釋存在少量錯誤，對摩擦磨損理論等基本知識點理解有少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，理論應用或回答與解釋存在較多錯誤，對摩擦磨損理論等基本知識點理解有較多錯誤。D-未按時提交作業(yè)，理論應用或回答與解釋存在嚴重錯誤，對摩擦磨損理論等基本知識點理解有嚴重錯誤。2M1實驗10%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析與解釋原理符合規(guī)范，結論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析與解釋原理基本規(guī)范，結論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-數(shù)據(jù)分析存在嚴重錯誤，或未做實驗。3M1考勤10%M-缺勤2次以內。N-缺勤3次以上。4M1課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認真，回答問題不積極，回答問題有錯誤。5M1期末考試50%見報告評分標準。6M2課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認真，回答問題不積極，回答問題有錯誤。7M2平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，減磨耐磨措施應用得當，回答與解釋正確，對減磨耐磨等基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，減磨耐磨措施應用存在少量不當，或回答與解釋存在少量錯誤，對減磨耐磨等基本知識點理解有少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，減磨耐磨使用不當，或回答與解釋存在較多錯誤，對減磨耐磨等基本知識點理解有較多錯誤。D-未按時提交作業(yè)，減磨耐磨應用或回答與解釋存在嚴重錯誤，對減磨耐磨等基本知識點理解有嚴重錯誤。8M2考勤10%M-缺勤2次以內。N-缺勤三次以上。9M2期末考試60%見結課報告評分標準。10M3平時作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，潤滑油選擇合理，潤滑方式正確，回答與解釋正確，對潤滑基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，潤滑油選擇或潤滑方式存在少量錯誤，或回答與解釋存在少量錯誤，對潤滑基本知識點理解有少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，潤滑油選擇或潤滑方式不當，或回答與解釋存在較多錯誤，對潤滑基本知識點理解有較多錯誤。D-未按時提交作業(yè)，潤滑油選擇或潤滑方式不正確，回答與解釋存在嚴重錯誤，對潤滑基本知識點理解有嚴重錯誤。11M3考勤10%M-缺勤2次以內。N-缺勤3次以上。12M3課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認真，回答問題不積極，回答問題