表面形貌與特性

會(huì)計(jì)學(xué)1表面形貌與特性摩擦磨損造成的損失:工業(yè)方面約有1/2～1/3的能量消耗在摩擦中；大約80%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100億美元；前蘇聯(lián)由于磨損造成的損失每年約120～140億盧布；第1頁(yè)/共17頁(yè)2005年11月5日新聞聯(lián)播報(bào)道，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，我國(guó)每年由腐蝕所造成的損失大約為5000億元人民幣，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、建材）的統(tǒng)計(jì)，每年由于磨料磨損而需要補(bǔ)充的備件100萬(wàn)噸鋼材，大約15～20億人民幣，40%的農(nóng)機(jī)具備件是由于磨料磨損消耗的，30%的鍋爐鋼管是由于腐蝕磨損失效的。第2頁(yè)/共17頁(yè)磨損造成巨大損失的原因：零件表面工作狀態(tài)發(fā)生變化（點(diǎn)蝕、剝離）；零件尺寸發(fā)生變化:

工作精度達(dá)不到要求；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(chēng)，是研究在摩擦與磨損過(guò)程中兩個(gè)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(mén)學(xué)科。第3頁(yè)/共17頁(yè)十七世紀(jì)開(kāi)始對(duì)摩擦進(jìn)行研究，但真正形成一門(mén)學(xué)科還是六十年代的事。1966年英國(guó)的Jost教授提出摩擦學(xué)（Tribology）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。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(chē)等，采用木質(zhì)軸承，以動(dòng)物油作潤(rùn)滑劑；14世紀(jì)以前，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；第4頁(yè)/共17頁(yè)1962年召開(kāi)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)摩擦學(xué)會(huì)；1987年首次在北京召開(kāi)了國(guó)際摩擦學(xué)會(huì)議。第5頁(yè)/共17頁(yè)第一章表面形貌與特性

SurfaceFormsanditsCharacteristics一、表面輪廓曲線及測(cè)量第6頁(yè)/共17頁(yè)表面輪廓儀測(cè)量零件表面的輪廓曲線測(cè)量樣本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。第7頁(yè)/共17頁(yè)二、表面形貌參數(shù)最常用的表面形貌參數(shù)是表面粗糙度（SurfaceRoughness）：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Ra

輪廓各點(diǎn)高度在測(cè)量長(zhǎng)度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值。Ra越大，表面越粗糙。第8頁(yè)/共17頁(yè)2.輪廓均方根偏差或稱(chēng)均方根值3.最大峰谷距Rmax或最大凸峰高度Rp4.中線截距平均值Sma

輪廓曲線與中心線各交點(diǎn)之間的截距Smi在測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)的平均值。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)一維形貌參數(shù)不能完善地說(shuō)明表面幾何特征二維表面形貌圖像三維形貌參數(shù)即等高線圖第10頁(yè)/共17頁(yè)三、表面形貌的統(tǒng)計(jì)參數(shù)1.高度分布曲線（Gauss曲線）Gauss分布曲線也稱(chēng)為承載面積曲線，反映的是承受載荷的能力第11頁(yè)/共17頁(yè)2.分布曲線的偏差衡量分布曲線偏離對(duì)稱(chēng)位置程度的指標(biāo)S＝0

標(biāo)準(zhǔn)高斯分布S＞0

正偏態(tài)（右偏）S＜0

負(fù)偏態(tài)（左偏）（1）偏態(tài)S第12頁(yè)/共17頁(yè)（2）峰態(tài)K表示分布曲線的尖峭程度K＝3標(biāo)準(zhǔn)高斯分布K＞3尖峰態(tài)，曲線陡峭K＜3低峰態(tài)，曲線平緩第13頁(yè)/共17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。磨合要體現(xiàn)“載荷由輕到重，速度由低到高”的原則進(jìn)行磨合。零件磨合后的表面性質(zhì)：左偏態(tài)（S＜0）、低峰態(tài)（K＜3）第14頁(yè)/共17頁(yè)3.表面輪廓的自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)R（l）：相鄰輪廓的關(guān)系和輪廓曲線的變化趨勢(shì)。l＝0時(shí)：第15頁(yè)/共17頁(yè)無(wú)量綱的自相關(guān)函數(shù)精加工表面，隨機(jī)變化分量為主，函數(shù)衰減，相關(guān)性隨l的增加而減??；粗加工表面，周期變化分量為主，函數(shù)不衰減，相關(guān)性隨