摩擦學(xué)設(shè)計(jì)PPT之第6章：摩擦學(xué)系統(tǒng)分析

1、 一、摩擦學(xué)系統(tǒng)的定義一、摩擦學(xué)系統(tǒng)的定義1、系統(tǒng)、系統(tǒng)定義：系統(tǒng)是指定義：系統(tǒng)是指相互之間具有有機(jī)聯(lián)系、相互作用、相互依賴(lài)的若干組相互之間具有有機(jī)聯(lián)系、相互作用、相互依賴(lài)的若干組成部分（可以是環(huán)節(jié)、元素或部件）結(jié)合而成，并具有成部分（可以是環(huán)節(jié)、元素或部件）結(jié)合而成，并具有特定功能特定功能的有機(jī)的有機(jī)整體整體。系統(tǒng)有大有小、有繁有簡(jiǎn)。系統(tǒng)具有集合性、相關(guān)性、階層性、整體性、系統(tǒng)有大有小、有繁有簡(jiǎn)。系統(tǒng)具有集合性、相關(guān)性、階層性、整體性、目的性和環(huán)境適應(yīng)性。目的性和環(huán)境適應(yīng)性。從不同的觀點(diǎn)和不同的角度可把系統(tǒng)分為：自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)、實(shí)體從不同的觀點(diǎn)和不同的角度可把系統(tǒng)分為：自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

2、、實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和開(kāi)式系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、確定系系統(tǒng)與概念系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和開(kāi)式系統(tǒng)、靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、確定系統(tǒng)和離散系統(tǒng)等等。統(tǒng)和離散系統(tǒng)等等。2、摩擦學(xué)系統(tǒng)、摩擦學(xué)系統(tǒng)根據(jù)摩擦學(xué)和系統(tǒng)的概念，可將摩擦學(xué)系統(tǒng)定義如下：根據(jù)摩擦學(xué)和系統(tǒng)的概念，可將摩擦學(xué)系統(tǒng)定義如下：摩擦學(xué)系統(tǒng)摩擦學(xué)系統(tǒng)是由是由具有特定功能具有特定功能的機(jī)械系統(tǒng)或其他自然系統(tǒng)抽象而成的、的機(jī)械系統(tǒng)或其他自然系統(tǒng)抽象而成的、由由摩擦學(xué)元素摩擦學(xué)元素構(gòu)成的、用以構(gòu)成的、用以研究摩擦學(xué)元素的行為結(jié)果的系統(tǒng)研究摩擦學(xué)元素的行為結(jié)果的系統(tǒng)。 二、摩擦學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成二、摩擦學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成一臺(tái)機(jī)器通常有多個(gè)摩擦副，它們是摩擦

3、學(xué)系統(tǒng)的基本組成部分。這些一臺(tái)機(jī)器通常有多個(gè)摩擦副，它們是摩擦學(xué)系統(tǒng)的基本組成部分。這些摩擦副的結(jié)構(gòu)、載荷、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、環(huán)境條件可能有很大差別，但是它們摩擦副的結(jié)構(gòu)、載荷、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、環(huán)境條件可能有很大差別，但是它們又是處在同一系統(tǒng)中，相互之間具有多方面的聯(lián)系和影響。如：一個(gè)摩又是處在同一系統(tǒng)中，相互之間具有多方面的聯(lián)系和影響。如：一個(gè)摩擦副上的力和運(yùn)動(dòng)，往往通過(guò)構(gòu)件傳遞到其他許多摩擦副上；在使用油擦副上的力和運(yùn)動(dòng)，往往通過(guò)構(gòu)件傳遞到其他許多摩擦副上；在使用油潤(rùn)滑的機(jī)器中，各個(gè)摩擦副往往共用一個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)。進(jìn)入機(jī)器的磨粒、潤(rùn)滑的機(jī)器中，各個(gè)摩擦副往往共用一個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)。進(jìn)入機(jī)器的磨粒、各個(gè)摩擦副產(chǎn)生的

4、磨屑和摩擦熱都由這個(gè)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油作為載體攜帶到各個(gè)摩擦副產(chǎn)生的磨屑和摩擦熱都由這個(gè)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油作為載體攜帶到機(jī)器的各個(gè)部分。這些都表明，各摩擦副之間具有物質(zhì)和能量的流動(dòng)。機(jī)器的各個(gè)部分。這些都表明，各摩擦副之間具有物質(zhì)和能量的流動(dòng)。此外，為了保證摩擦副的正常工作，還需要許多支持子系統(tǒng)。如潤(rùn)滑子此外，為了保證摩擦副的正常工作，還需要許多支持子系統(tǒng)。如潤(rùn)滑子系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷子系統(tǒng)、狀態(tài)補(bǔ)償和控制子系統(tǒng)。這些子系系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷子系統(tǒng)、狀態(tài)補(bǔ)償和控制子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)一般是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而不是針對(duì)哪一個(gè)摩擦副的。統(tǒng)一般是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而不是針對(duì)哪一個(gè)摩擦副的。一臺(tái)機(jī)器中所有摩擦副和支持子

5、系統(tǒng)的集合構(gòu)成了一個(gè)摩擦學(xué)系統(tǒng)，如一臺(tái)機(jī)器中所有摩擦副和支持子系統(tǒng)的集合構(gòu)成了一個(gè)摩擦學(xué)系統(tǒng)，如圖圖61所示。所示。摩擦學(xué)系統(tǒng)摩擦學(xué)系統(tǒng)摩摩擦擦副副摩摩擦擦副副摩摩擦擦副副n潤(rùn)潤(rùn)滑滑子子系系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)與與故障故障診斷診斷狀態(tài)狀態(tài)補(bǔ)償補(bǔ)償與與控制控制子系子系統(tǒng)統(tǒng)圖圖6-1 摩擦學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成摩擦學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成對(duì)摩擦學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析的首要步對(duì)摩擦學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析的首要步驟是確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立起摩驟是確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，建立起摩擦學(xué)系統(tǒng)。摩擦學(xué)系統(tǒng)建立的方擦學(xué)系統(tǒng)。摩擦學(xué)系統(tǒng)建立的方法是：將一臺(tái)機(jī)器或裝置中需要法是：將一臺(tái)機(jī)器或裝置中需要進(jìn)行摩擦學(xué)研究或試驗(yàn)的對(duì)象以進(jìn)行摩擦學(xué)研究或試驗(yàn)的對(duì)象以適當(dāng)?shù)?/p>

6、方式從中提取出來(lái)，與摩適當(dāng)?shù)姆绞綇闹刑崛〕鰜?lái)，與摩擦學(xué)特性無(wú)關(guān)的構(gòu)件分隔開(kāi)來(lái)。擦學(xué)特性無(wú)關(guān)的構(gòu)件分隔開(kāi)來(lái)。將研究對(duì)象及其所有參與摩擦磨將研究對(duì)象及其所有參與摩擦磨損過(guò)程的材料表示為系統(tǒng)的元素?fù)p過(guò)程的材料表示為系統(tǒng)的元素放在一個(gè)框圖內(nèi)，并用各種符號(hào)放在一個(gè)框圖內(nèi)，并用各種符號(hào)加以說(shuō)明。這些符號(hào)不僅顯示系加以說(shuō)明。這些符號(hào)不僅顯示系統(tǒng)中所包含的子系統(tǒng)和元素，還統(tǒng)中所包含的子系統(tǒng)和元素，還要描述元素之間的摩擦學(xué)行為、要描述元素之間的摩擦學(xué)行為、力的傳遞以及物質(zhì)、能量和信息力的傳遞以及物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)，的流動(dòng)，摩擦學(xué)系統(tǒng)符號(hào)如圖摩擦學(xué)系統(tǒng)符號(hào)如圖62所示。所示。摩擦學(xué)系統(tǒng)符號(hào)摩擦學(xué)行為摩擦學(xué)行為

7、系統(tǒng)框系統(tǒng)框施加載荷施加載荷能流或物流能流或物流信息流信息流摩擦學(xué)系統(tǒng)的描述就是用上摩擦學(xué)系統(tǒng)的描述就是用上述符號(hào)建立起系統(tǒng)的框圖，述符號(hào)建立起系統(tǒng)的框圖，即即系統(tǒng)框圖法系統(tǒng)框圖法。左邊是描述摩擦學(xué)系統(tǒng)所使左邊是描述摩擦學(xué)系統(tǒng)所使用的符號(hào)及其意義；右邊是用的符號(hào)及其意義；右邊是描述膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子軸承摩擦學(xué)描述膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子軸承摩擦學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。用系統(tǒng)框圖來(lái)描述摩擦學(xué)系用系統(tǒng)框圖來(lái)描述摩擦學(xué)系統(tǒng)是因?yàn)椋Σ翆W(xué)系統(tǒng)中各統(tǒng)是因?yàn)?，摩擦學(xué)系統(tǒng)中各元素之間的關(guān)系十分復(fù)雜，元素之間的關(guān)系十分復(fù)雜，難以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述。難以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述。對(duì)于那些可以用數(shù)學(xué)方法描對(duì)于那些可以用數(shù)學(xué)方法描述

8、的系統(tǒng)，盡可能采用數(shù)學(xué)述的系統(tǒng)，盡可能采用數(shù)學(xué)描述方法。描述方法。 摩擦學(xué)系統(tǒng)不同于一般的實(shí)體系統(tǒng)，摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)摩擦學(xué)系統(tǒng)不同于一般的實(shí)體系統(tǒng)，摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有顯著地具有顯著地時(shí)變特征時(shí)變特征，是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)。具體表現(xiàn)為：，是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)。具體表現(xiàn)為： 系統(tǒng)的行為使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化系統(tǒng)的行為使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化。如摩擦熱引起熱變形；磨損使間隙增大；材料轉(zhuǎn)移改變了表層材料的性如摩擦熱引起熱變形；磨損使間隙增大；材料轉(zhuǎn)移改變了表層材料的性質(zhì)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)使某些潤(rùn)滑油的粘度下降等等。質(zhì)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)使某些潤(rùn)滑油的粘度下降等等。 運(yùn)行參數(shù)使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化運(yùn)行參數(shù)使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化。如流

9、體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承的支承（油膜）剛度和阻尼，隨表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速如流體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承的支承（油膜）剛度和阻尼，隨表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。度的變化而變化。 環(huán)境使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化環(huán)境使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化。塵埃進(jìn)入摩擦副成為磨粒，將會(huì)使磨損加??；振動(dòng)使摩擦系數(shù)減??；氣塵埃進(jìn)入摩擦副成為磨粒，將會(huì)使磨損加??；振動(dòng)使摩擦系數(shù)減小；氣氛不同將影響表面膜的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等等。氛不同將影響表面膜的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等等。 維護(hù)管理使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生躍變維護(hù)管理使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生躍變。 這是這是摩擦學(xué)系統(tǒng)的獨(dú)具特點(diǎn)摩擦學(xué)系統(tǒng)的獨(dú)具特點(diǎn)。 在系統(tǒng)生成后，運(yùn)行中系統(tǒng)的行為使結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生連續(xù)的在系統(tǒng)生成后，運(yùn)

10、行中系統(tǒng)的行為使結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生連續(xù)的變化，達(dá)到一定程度后就要更換那些變化過(guò)度的元素，例變化，達(dá)到一定程度后就要更換那些變化過(guò)度的元素，例如添加或更換潤(rùn)滑劑、修復(fù)或更換易損件，包括更換濾清如添加或更換潤(rùn)滑劑、修復(fù)或更換易損件，包括更換濾清器的濾芯，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生躍變。有時(shí)機(jī)器在維器的濾芯，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生躍變。有時(shí)機(jī)器在維修后反而會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，就是這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)（非正修后反而會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，就是這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)（非正常）躍變的結(jié)果。運(yùn)行管理水平，影響兩次更換之間連續(xù)常）躍變的結(jié)果。運(yùn)行管理水平，影響兩次更換之間連續(xù)變化的規(guī)律，維護(hù)水平則決定躍變的方向和程度。變化的規(guī)律，維護(hù)水平則

11、決定躍變的方向和程度。 摩擦學(xué)系統(tǒng)的時(shí)變特征摩擦學(xué)系統(tǒng)的時(shí)變特征要求在進(jìn)行摩擦學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)要求在進(jìn)行摩擦學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)考慮系統(tǒng)生成時(shí)的狀態(tài)，而且要考慮生成后運(yùn)行各個(gè)階段考慮系統(tǒng)生成時(shí)的狀態(tài)，而且要考慮生成后運(yùn)行各個(gè)階段中狀態(tài)的變化，其中包括磨合過(guò)程、正常運(yùn)行階段中系統(tǒng)中狀態(tài)的變化，其中包括磨合過(guò)程、正常運(yùn)行階段中系統(tǒng)的變化，以及維護(hù)中可能發(fā)生的情況，直至完全損壞。的變化，以及維護(hù)中可能發(fā)生的情況，直至完全損壞。 另一方面，另一方面，摩擦學(xué)系統(tǒng)還具有空間特征摩擦學(xué)系統(tǒng)還具有空間特征。摩擦學(xué)特性不僅。摩擦學(xué)特性不僅取決于構(gòu)成摩擦副的元素，而且還與摩擦學(xué)元素特性的系取決于構(gòu)成摩擦副的元素，而且

12、還與摩擦學(xué)元素特性的系統(tǒng)依賴(lài)有關(guān)。也就是說(shuō)，摩擦學(xué)特性不僅依賴(lài)于所有參與統(tǒng)依賴(lài)有關(guān)。也就是說(shuō)，摩擦學(xué)特性不僅依賴(lài)于所有參與摩擦磨損過(guò)程的材料，而且還與運(yùn)行條件等因素有關(guān)。通摩擦磨損過(guò)程的材料，而且還與運(yùn)行條件等因素有關(guān)。通常，只要某一個(gè)影響因素發(fā)生微小變化，摩擦副的磨損量常，只要某一個(gè)影響因素發(fā)生微小變化，摩擦副的磨損量和摩擦系數(shù)就會(huì)發(fā)生明顯地變化，摩擦副的摩擦學(xué)特性并和摩擦系數(shù)就會(huì)發(fā)生明顯地變化，摩擦副的摩擦學(xué)特性并不像硬度、強(qiáng)度或其它力學(xué)性能那樣僅表現(xiàn)為材料的固有不像硬度、強(qiáng)度或其它力學(xué)性能那樣僅表現(xiàn)為材料的固有特性，而是表現(xiàn)為在給定的工作變量下受所有參與摩擦磨特性，而是表現(xiàn)為在給定的工作

13、變量下受所有參與摩擦磨損過(guò)程的元素的共同作用制約的系統(tǒng)特性。因此在考慮摩損過(guò)程的元素的共同作用制約的系統(tǒng)特性。因此在考慮摩擦學(xué)問(wèn)題時(shí)，我們必須利用系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮各擦學(xué)問(wèn)題時(shí)，我們必須利用系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮各個(gè)方面的因素。個(gè)方面的因素。 一、步驟與方法一、步驟與方法 1.步驟步驟 一臺(tái)機(jī)器或一套裝置在方案設(shè)計(jì)階段，通常提出一個(gè)或多一臺(tái)機(jī)器或一套裝置在方案設(shè)計(jì)階段，通常提出一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)方案。一個(gè)結(jié)構(gòu)方案就給定了一組摩擦學(xué)元素和子個(gè)結(jié)構(gòu)方案。一個(gè)結(jié)構(gòu)方案就給定了一組摩擦學(xué)元素和子系統(tǒng)的組合，就可以構(gòu)成一個(gè)摩擦學(xué)系統(tǒng)。對(duì)所提出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的組合，就可以構(gòu)成一個(gè)摩擦學(xué)系統(tǒng)。對(duì)所提出結(jié)構(gòu)方案

14、的摩擦學(xué)系統(tǒng)，需要運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法進(jìn)行分析比方案的摩擦學(xué)系統(tǒng)，需要運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法進(jìn)行分析比較，以確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。較，以確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 摩擦學(xué)系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容和一般步驟，如圖摩擦學(xué)系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容和一般步驟，如圖63所示。所示。產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案作系統(tǒng)方塊圖作系統(tǒng)方塊圖確定分析范圍與元素確定分析范圍與元素分析各元素間摩擦學(xué)行為分析各元素間摩擦學(xué)行為為簡(jiǎn)單系統(tǒng)建模為簡(jiǎn)單系統(tǒng)建模分析力，運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)，分析力，運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)，信息及能量傳遞信息及能量傳遞分析各種行為與各部分析各種行為與各部分行為的耦合分行為的耦合分析環(huán)境對(duì)力，運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)，分析環(huán)境對(duì)力，運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)，信息及能量傳遞的影響信

15、息及能量傳遞的影響為環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的輸入建模環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的輸入建模建立系統(tǒng)狀態(tài)方程建立系統(tǒng)狀態(tài)方程求解狀態(tài)方程與輸出方程求解狀態(tài)方程與輸出方程結(jié)果最優(yōu)？結(jié)果最優(yōu)？與其他結(jié)果最優(yōu)矛盾？與其他結(jié)果最優(yōu)矛盾？打印結(jié)果打印結(jié)果修改或更換方案修改或更換方案是是是是否否否否 首先是用摩擦學(xué)系統(tǒng)符號(hào)畫(huà)出方案的摩擦學(xué)系統(tǒng)框圖。這首先是用摩擦學(xué)系統(tǒng)符號(hào)畫(huà)出方案的摩擦學(xué)系統(tǒng)框圖。這種圖能定性地描述元素、子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和在系統(tǒng)種圖能定性地描述元素、子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系和在系統(tǒng)中分析中所要考慮的各種影響因素。在系統(tǒng)框圖形成之后，中分析中所要考慮的各種影響因素。在系統(tǒng)框圖形成之后，參照?qǐng)D參照?qǐng)D63 所給的分析步驟進(jìn)行分

16、析。所給的分析步驟進(jìn)行分析。 摩擦學(xué)系統(tǒng)分析過(guò)程總的概括起來(lái)有以下四個(gè)主要步驟：摩擦學(xué)系統(tǒng)分析過(guò)程總的概括起來(lái)有以下四個(gè)主要步驟： 目標(biāo)系統(tǒng)的分析與選定；目標(biāo)系統(tǒng)的分析與選定； 系統(tǒng)的模型化；系統(tǒng)的模型化； 系統(tǒng)最優(yōu)化；系統(tǒng)最優(yōu)化； 對(duì)解的評(píng)價(jià)。對(duì)解的評(píng)價(jià)。 在分析時(shí)應(yīng)注意下面幾個(gè)方面的問(wèn)題：在分析時(shí)應(yīng)注意下面幾個(gè)方面的問(wèn)題： 迄今為止，還不能給出一個(gè)普遍接受的大系統(tǒng)的分析方法。迄今為止，還不能給出一個(gè)普遍接受的大系統(tǒng)的分析方法。然而，對(duì)于只含兩表面和潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)系統(tǒng)，其摩擦學(xué)然而，對(duì)于只含兩表面和潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)系統(tǒng)，其摩擦學(xué)行為在很多方面已經(jīng)有比較成熟的模型。在系統(tǒng)分析時(shí)，行為在很多方面已

17、經(jīng)有比較成熟的模型。在系統(tǒng)分析時(shí)，常常先從這些部分開(kāi)始。常常先從這些部分開(kāi)始。 在簡(jiǎn)單系統(tǒng)的分析中，要考慮各個(gè)元素或子系統(tǒng)之間力的在簡(jiǎn)單系統(tǒng)的分析中，要考慮各個(gè)元素或子系統(tǒng)之間力的傳遞，物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)。對(duì)于各個(gè)子系統(tǒng)而言，傳遞，物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)。對(duì)于各個(gè)子系統(tǒng)而言，它們是子系統(tǒng)的輸入和輸出；對(duì)于大系統(tǒng)而言，則是反映它們是子系統(tǒng)的輸入和輸出；對(duì)于大系統(tǒng)而言，則是反映各個(gè)子系統(tǒng)之間行為的耦合。各個(gè)子系統(tǒng)之間行為的耦合。 如果在分析中，能夠?qū)Ω鞣N耦合作出比較全面的如果在分析中，能夠?qū)Ω鞣N耦合作出比較全面的定量描述定量描述，再結(jié)合摩擦學(xué)行為的模型，就可以建立級(jí)別較高的摩擦學(xué)再結(jié)合摩擦學(xué)行

18、為的模型，就可以建立級(jí)別較高的摩擦學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，從而對(duì)于系統(tǒng)在時(shí)間歷程中的變化（狀系統(tǒng)的狀態(tài)方程，從而對(duì)于系統(tǒng)在時(shí)間歷程中的變化（狀態(tài)變化和結(jié)構(gòu)變化）作出量的預(yù)測(cè)，同時(shí)可以由求解輸出態(tài)變化和結(jié)構(gòu)變化）作出量的預(yù)測(cè)，同時(shí)可以由求解輸出方程確定上述變化對(duì)環(huán)境的影響。方程確定上述變化對(duì)環(huán)境的影響。 當(dāng)變化和輸出已經(jīng)獲得，就能據(jù)此對(duì)某一方案設(shè)計(jì)所做的當(dāng)變化和輸出已經(jīng)獲得，就能據(jù)此對(duì)某一方案設(shè)計(jì)所做的選擇作出評(píng)估。如果有一個(gè)以上的方案平行進(jìn)行分析，就選擇作出評(píng)估。如果有一個(gè)以上的方案平行進(jìn)行分析，就可以通過(guò)尋優(yōu)獲得最佳方案?？梢酝ㄟ^(guò)尋優(yōu)獲得最佳方案。 如果從摩擦學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到的最佳方案，與由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

19、或如果從摩擦學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到的最佳方案，與由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或熱力學(xué)流程設(shè)計(jì)等其他方面的設(shè)計(jì)，所做出的選擇發(fā)生矛熱力學(xué)流程設(shè)計(jì)等其他方面的設(shè)計(jì)，所做出的選擇發(fā)生矛盾，這就要從全局最優(yōu)的目標(biāo)出發(fā)作出決策。盾，這就要從全局最優(yōu)的目標(biāo)出發(fā)作出決策。原則是原則是局部局部最優(yōu)服從全局最優(yōu)。最優(yōu)服從全局最優(yōu)。 2.分析的方法分析的方法摩擦學(xué)行為的系統(tǒng)分析是在系統(tǒng)論的指導(dǎo)下，以摩擦學(xué)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，摩擦學(xué)行為的系統(tǒng)分析是在系統(tǒng)論的指導(dǎo)下，以摩擦學(xué)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，靈活運(yùn)用已有的分析方法對(duì)摩擦學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析，以獲得最佳設(shè)計(jì)方案的靈活運(yùn)用已有的分析方法對(duì)摩擦學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析，以獲得最佳設(shè)計(jì)方案的分析過(guò)程。分析過(guò)程。對(duì)于機(jī)械系

20、統(tǒng)，常用的系統(tǒng)分析方法有以下幾種：對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)，常用的系統(tǒng)分析方法有以下幾種：黑箱切割法黑箱切割法 也稱(chēng)系統(tǒng)撕裂法。就是把模型切割成較小的單元，使系統(tǒng)也稱(chēng)系統(tǒng)撕裂法。就是把模型切割成較小的單元，使系統(tǒng)與它周?chē)慕橘|(zhì)分開(kāi)，然后匯集所有的輸入和輸出，識(shí)別系統(tǒng)的元素，表與它周?chē)慕橘|(zhì)分開(kāi)，然后匯集所有的輸入和輸出，識(shí)別系統(tǒng)的元素，表明各元素之間的相互關(guān)系和相互作用，確定有關(guān)元素的性能。明各元素之間的相互關(guān)系和相互作用，確定有關(guān)元素的性能。黑箱法黑箱法 從系統(tǒng)外部可以把系統(tǒng)看作是有輸入和輸出的黑箱，技術(shù)功能從系統(tǒng)外部可以把系統(tǒng)看作是有輸入和輸出的黑箱，技術(shù)功能表示輸入和輸出之間的關(guān)系，用傳遞函數(shù)表示它

21、們之間的數(shù)量關(guān)系。用黑表示輸入和輸出之間的關(guān)系，用傳遞函數(shù)表示它們之間的數(shù)量關(guān)系。用黑箱法可以確定出系統(tǒng)的輸入、有用輸出、損耗輸出和干擾因素之間的數(shù)量箱法可以確定出系統(tǒng)的輸入、有用輸出、損耗輸出和干擾因素之間的數(shù)量關(guān)系。這種方法在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中的應(yīng)用愈來(lái)愈受到人們的重視。關(guān)系。這種方法在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中的應(yīng)用愈來(lái)愈受到人們的重視。 灰箱法灰箱法 認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)部相當(dāng)一部分因素的性質(zhì)和相互作用認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)部相當(dāng)一部分因素的性質(zhì)和相互作用是已知的，在黑箱分析過(guò)程中在把這些已知因素給以考慮。是已知的，在黑箱分析過(guò)程中在把這些已知因素給以考慮。 鍵圖法鍵圖法 是把工程系統(tǒng)用給定空間區(qū)域內(nèi)的多端網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成是把

22、工程系統(tǒng)用給定空間區(qū)域內(nèi)的多端網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成來(lái)表示，用來(lái)表示，用ENPORT計(jì)算機(jī)程序從適當(dāng)?shù)逆I圖模型和規(guī)定的計(jì)算機(jī)程序從適當(dāng)?shù)逆I圖模型和規(guī)定的擾動(dòng)直接提供動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而不需要預(yù)先明確地列出狀態(tài)方程。擾動(dòng)直接提供動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而不需要預(yù)先明確地列出狀態(tài)方程。這種方法在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中，只能用于磨損的穩(wěn)態(tài)模型分這種方法在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中，只能用于磨損的穩(wěn)態(tài)模型分析。析。 在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中，一般系統(tǒng)的各種分析方法也可以根據(jù)在摩擦學(xué)系統(tǒng)分析中，一般系統(tǒng)的各種分析方法也可以根據(jù)需要加以選用，并與上述方法配合使用。所以說(shuō)，摩擦學(xué)系需要加以選用，并與上述方法配合使用。所以說(shuō)，摩擦學(xué)系統(tǒng)分析并不是另外搞一套方法，而是

23、盡可能利用已有的分析統(tǒng)分析并不是另外搞一套方法，而是盡可能利用已有的分析方法，在系統(tǒng)論指導(dǎo)下處理好這些方法聯(lián)合使用時(shí)的關(guān)系。方法，在系統(tǒng)論指導(dǎo)下處理好這些方法聯(lián)合使用時(shí)的關(guān)系。 二、摩擦學(xué)系統(tǒng)分析內(nèi)容二、摩擦學(xué)系統(tǒng)分析內(nèi)容 1.摩擦磨損過(guò)程的分析摩擦磨損過(guò)程的分析上面已經(jīng)提到，一臺(tái)機(jī)器或裝置中所上面已經(jīng)提到，一臺(tái)機(jī)器或裝置中所有摩擦副和支持子系統(tǒng)的集合，構(gòu)成有摩擦副和支持子系統(tǒng)的集合，構(gòu)成了摩擦學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于摩擦副這樣的子了摩擦學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于摩擦副這樣的子系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，首先是將一臺(tái)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，首先是將一臺(tái)機(jī)器或裝置中需要進(jìn)行摩擦學(xué)研究或試器或裝置中需要進(jìn)行摩擦學(xué)研究或試驗(yàn)的對(duì)象以適當(dāng)?shù)?/p>

24、方式與其它與摩擦驗(yàn)的對(duì)象以適當(dāng)?shù)姆绞脚c其它與摩擦學(xué)特性無(wú)關(guān)的構(gòu)件分隔開(kāi)；將對(duì)象所學(xué)特性無(wú)關(guān)的構(gòu)件分隔開(kāi)；將對(duì)象所有參與摩擦磨損過(guò)程的材料表示為系有參與摩擦磨損過(guò)程的材料表示為系統(tǒng)的元素，并把它放在系統(tǒng)框圖中，統(tǒng)的元素，并把它放在系統(tǒng)框圖中，建立摩擦學(xué)系統(tǒng)的分析系統(tǒng)，如建立摩擦學(xué)系統(tǒng)的分析系統(tǒng)，如圖圖6-4所示所示。例如，用這種方法來(lái)描述齒輪傳例如，用這種方法來(lái)描述齒輪傳動(dòng)裝置，如圖動(dòng)裝置，如圖65所示。所示。輸入轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)速n1，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩M1輸出轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速n2，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩M2通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置這一摩擦學(xué)系通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置這一摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)系統(tǒng)的元統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)系統(tǒng)的元素包

25、括兩個(gè)齒輪、潤(rùn)滑介質(zhì)和空素包括兩個(gè)齒輪、潤(rùn)滑介質(zhì)和空氣。氣。例如一個(gè)滑動(dòng)軸承，由軸、軸瓦、潤(rùn)滑介質(zhì)和氣氛組成。輸入量從外部影例如一個(gè)滑動(dòng)軸承，由軸、軸瓦、潤(rùn)滑介質(zhì)和氣氛組成。輸入量從外部影響摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并決定摩擦學(xué)系統(tǒng)的工作變量響摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并決定摩擦學(xué)系統(tǒng)的工作變量(負(fù)荷集負(fù)荷集)，它通過(guò)摩擦，它通過(guò)摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)向有用輸出轉(zhuǎn)化。同時(shí)，摩擦磨損作為損耗量被輸出。學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)向有用輸出轉(zhuǎn)化。同時(shí)，摩擦磨損作為損耗量被輸出。這些元素有著各自的性能，其中齒輪由具有給定力學(xué)、物理和化學(xué)性能的這些元素有著各自的性能，其中齒輪由具有給定力學(xué)、物理和化學(xué)性能的材料制成并處于圖示的狀態(tài)。潤(rùn)滑介

26、質(zhì)具有一定的粘度并在必要時(shí)加入特材料制成并處于圖示的狀態(tài)。潤(rùn)滑介質(zhì)具有一定的粘度并在必要時(shí)加入特殊的極壓添加劑。通過(guò)傳動(dòng)過(guò)程，齒輪之間以及齒輪與潤(rùn)滑劑之間產(chǎn)生相殊的極壓添加劑。通過(guò)傳動(dòng)過(guò)程，齒輪之間以及齒輪與潤(rùn)滑劑之間產(chǎn)生相互作用?；プ饔?。這些相互作用可以是潤(rùn)滑劑中的添這些相互作用可以是潤(rùn)滑劑中的添加劑與齒面之間的摩擦化學(xué)反應(yīng)，加劑與齒面之間的摩擦化學(xué)反應(yīng)，并由此形成起保護(hù)作用的反應(yīng)模；并由此形成起保護(hù)作用的反應(yīng)模；也可以由于持久的交變機(jī)械應(yīng)力作也可以由于持久的交變機(jī)械應(yīng)力作用而引起點(diǎn)蝕。如果潤(rùn)滑膜遭到破用而引起點(diǎn)蝕。如果潤(rùn)滑膜遭到破壞，最嚴(yán)重的后果是導(dǎo)致粘著失效，壞，最嚴(yán)重的后果是導(dǎo)致粘著失

27、效，也就是所謂的也就是所謂的“膠合膠合”。傳動(dòng)過(guò)程。傳動(dòng)過(guò)程中，摩擦和磨損作為損耗量出現(xiàn)。中，摩擦和磨損作為損耗量出現(xiàn)。由于磨損，齒輪的尺寸發(fā)生變化，由于磨損，齒輪的尺寸發(fā)生變化，從而導(dǎo)致齒輪的形狀特性和整個(gè)摩從而導(dǎo)致齒輪的形狀特性和整個(gè)摩擦學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變。于是，傳動(dòng)擦學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變。于是，傳動(dòng)裝置的功能將逐漸降低，而且當(dāng)齒裝置的功能將逐漸降低，而且當(dāng)齒輪輪“膠合膠合”時(shí)，傳動(dòng)裝置將會(huì)突然時(shí)，傳動(dòng)裝置將會(huì)突然失效。失效。 2.潤(rùn)滑狀態(tài)分析潤(rùn)滑狀態(tài)分析潤(rùn)滑是用以控制摩擦和減少磨損的主要手段。不同的潤(rùn)滑狀態(tài)，就會(huì)有不潤(rùn)滑是用以控制摩擦和減少磨損的主要手段。不同的潤(rùn)滑狀態(tài)，就會(huì)有不同的摩擦阻力和

28、不同的磨損規(guī)律，其它許多派生的過(guò)程也會(huì)完全不同。由同的摩擦阻力和不同的磨損規(guī)律，其它許多派生的過(guò)程也會(huì)完全不同。由此潤(rùn)滑狀態(tài)分析常常是其它摩擦學(xué)特性分析的基礎(chǔ)，一般先行進(jìn)行分析。此潤(rùn)滑狀態(tài)分析常常是其它摩擦學(xué)特性分析的基礎(chǔ)，一般先行進(jìn)行分析。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，正確選擇潤(rùn)滑在方案設(shè)計(jì)時(shí)，正確選擇潤(rùn)滑狀態(tài)是十分重要的，這是系統(tǒng)能狀態(tài)是十分重要的，這是系統(tǒng)能否可靠而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)保證功否可靠而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)保證功能的關(guān)鍵。因?yàn)楦鞣N潤(rùn)滑狀態(tài)下能的關(guān)鍵。因?yàn)楦鞣N潤(rùn)滑狀態(tài)下潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理差別很大，其潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理差別很大，其分析方法也完全不同。在系統(tǒng)分分析方法也完全不同。在系統(tǒng)分析時(shí)，先要對(duì)方案設(shè)計(jì)中所采用析時(shí)，先要對(duì)方案設(shè)計(jì)中所采用的潤(rùn)滑狀態(tài)由核算或試驗(yàn)加以確的潤(rùn)滑狀態(tài)由核算或試驗(yàn)加以確認(rèn)，然后才能選取相應(yīng)的分析方認(rèn)，然后才能選取相應(yīng)的分析方法。潤(rùn)滑狀態(tài)可根據(jù)法。潤(rùn)滑狀態(tài)可根據(jù)Stribeck曲曲線來(lái)判定，如圖線來(lái)判定，如圖6-6所示。所示。這條曲線給出了主要幾種潤(rùn)滑狀態(tài)的基本描述，它使用于以油作潤(rùn)滑這條曲線給出了主要幾種潤(rùn)滑狀態(tài)的基本描述，它使用于以油作潤(rùn)滑劑的情況。曲線的縱坐標(biāo)是摩擦系數(shù)劑的情況。曲線的縱坐標(biāo)是摩擦系數(shù)，橫坐標(biāo)是一個(gè)與系統(tǒng)特性有關(guān)，橫坐標(biāo)是一個(gè)與系統(tǒng)特性有關(guān)的參數(shù)組合，稱(chēng)為狀態(tài)系數(shù)的參數(shù)組合，稱(chēng)為狀態(tài)系數(shù)G，其關(guān)系表達(dá)式如下：，其關(guān)系表達(dá)