機械結(jié)合面動態(tài)特性的摩擦學(xué)問題

1、機械結(jié)合面動態(tài)特性中摩擦學(xué)問題機械結(jié)合面動態(tài)特性中摩擦學(xué)問題PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： 目錄CONTENTS0 1結(jié)合面的概念結(jié)合面的概念0 2粗糙表面形貌特征及其定量話描述粗糙表面形貌特征及其定量話描述0 3 機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型結(jié)合面的概念結(jié)合面的概念 眾所周知，機床乃至各類機械，為了滿足各種功能、性能和加眾所周知，機床乃至各類機械，為了滿足各種功能、性

2、能和加工的要求以及運輸上的方便，一般都不是一個連續(xù)的整體，而是工的要求以及運輸上的方便，一般都不是一個連續(xù)的整體，而是由各種零件按照一定的具體要求組合起來的。稱零件、組件、部由各種零件按照一定的具體要求組合起來的。稱零件、組件、部件之間的相互接觸的表面為件之間的相互接觸的表面為“機械結(jié)合面機械結(jié)合面”，簡稱，簡稱“結(jié)合面結(jié)合面”，或稱或稱“接觸面接觸面”。 從運動來看，結(jié)合面分為三類，即固定結(jié)合面、半固定結(jié)合面從運動來看，結(jié)合面分為三類，即固定結(jié)合面、半固定結(jié)合面和運動結(jié)合面。和運動結(jié)合面。 固定結(jié)合面是最為普遍的一種結(jié)合面，他主要起固定連接和支固定結(jié)合面是最為普遍的一種結(jié)合面，他主要起固定連

3、接和支撐作用。運動結(jié)合面是指相互連接的兩個零部件之間在工作狀態(tài)撐作用。運動結(jié)合面是指相互連接的兩個零部件之間在工作狀態(tài)時存在宏觀相對運動的結(jié)合面。而半固定結(jié)合面則是指有時固定，時存在宏觀相對運動的結(jié)合面。而半固定結(jié)合面則是指有時固定，有時會出現(xiàn)相對運動的結(jié)合面，如摩擦離合器的連接與接觸等。有時會出現(xiàn)相對運動的結(jié)合面，如摩擦離合器的連接與接觸等。結(jié)合面的概念結(jié)合面的概念 按照結(jié)合面的機構(gòu)形狀，結(jié)合面又分為平面結(jié)合和曲面結(jié)合。按照結(jié)合面的機構(gòu)形狀，結(jié)合面又分為平面結(jié)合和曲面結(jié)合。 機床結(jié)構(gòu)中的箱體與床身的連接面，機架與機座的連接面；圓機床結(jié)構(gòu)中的箱體與床身的連接面，機架與機座的連接面；圓柱形的固定

4、連接面，圓柱銷的連接面，鉚釘?shù)倪B接面；錐面連接柱形的固定連接面，圓柱銷的連接面，鉚釘?shù)倪B接面；錐面連接面，包括楔形連接面和圓錐形連接面等，都屬于固定結(jié)合面。重面，包括楔形連接面和圓錐形連接面等，都屬于固定結(jié)合面。重要的固定結(jié)合面還有螺紋連接面，包括螺栓與機件的連接以及螺要的固定結(jié)合面還有螺紋連接面，包括螺栓與機件的連接以及螺桿與螺母的連接這樣兩種連接面。焊接的連接面也是一種固定的桿與螺母的連接這樣兩種連接面。焊接的連接面也是一種固定的結(jié)合面。結(jié)合面。 運動結(jié)合面中嘴普通的是滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌的連接面、軸承運動結(jié)合面中嘴普通的是滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌的連接面、軸承的連接面、絲杠與螺母或其他產(chǎn)生直線位

5、移與角位移的運動機構(gòu)的連接面、絲杠與螺母或其他產(chǎn)生直線位移與角位移的運動機構(gòu)的連接面，齒輪輪齒的嚙合面等等也都屬于運動結(jié)合面。的連接面，齒輪輪齒的嚙合面等等也都屬于運動結(jié)合面。機械結(jié)合面例子如下圖：機械結(jié)合面例子如下圖：結(jié)合面的概念結(jié)合面的概念 粗糙表面的形貌特征及其定量化描述粗糙表面的形貌特征及其定量化描述 1. 1.金屬加工表面的性質(zhì)及其形貌特征金屬加工表面的性質(zhì)及其形貌特征 表面形貌是指物體表面的幾何結(jié)構(gòu)。機械設(shè)備的功能，諸如磨表面形貌是指物體表面的幾何結(jié)構(gòu)。機械設(shè)備的功能，諸如磨損、潤滑狀態(tài)、摩擦、震動噪聲、疲勞、密封、配合性質(zhì)、涂層損、潤滑狀態(tài)、摩擦、震動噪聲、疲勞、密封、配合性質(zhì)、

6、涂層質(zhì)量、腐蝕、導(dǎo)電性、反射性質(zhì)等等都與表面形貌有關(guān)，另外，質(zhì)量、腐蝕、導(dǎo)電性、反射性質(zhì)等等都與表面形貌有關(guān)，另外，其動靜特性也與其有何大關(guān)系。廣義來說，表面形貌包括粗糙度、其動靜特性也與其有何大關(guān)系。廣義來說，表面形貌包括粗糙度、波度、形狀誤差和紋理四個方面。它應(yīng)用于接觸問題，主要研究波度、形狀誤差和紋理四個方面。它應(yīng)用于接觸問題，主要研究微米量級范圍的結(jié)合結(jié)構(gòu)對接觸剛度、接觸阻尼特性的影響。微米量級范圍的結(jié)合結(jié)構(gòu)對接觸剛度、接觸阻尼特性的影響。1.1.金屬加工表面的性質(zhì)及其形貌特性金屬加工表面的性質(zhì)及其形貌特性技術(shù)結(jié)構(gòu)表面有一層冷作加工硬化微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)組織技術(shù)結(jié)構(gòu)表面有一層冷作加工硬化微晶質(zhì)

7、結(jié)構(gòu)組織-畢氏層。它畢氏層。它是由于機械加工分子熔化和表面流動，驟然冷卻所形成的。這一是由于機械加工分子熔化和表面流動，驟然冷卻所形成的。這一基本結(jié)構(gòu)通常被周圍環(huán)境中沉積的塵粒和分子覆蓋。表面氧化層基本結(jié)構(gòu)通常被周圍環(huán)境中沉積的塵粒和分子覆蓋。表面氧化層是由于接觸大氣說形成的，他的機構(gòu)比較復(fù)雜，根據(jù)氧與金屬接是由于接觸大氣說形成的，他的機構(gòu)比較復(fù)雜，根據(jù)氧與金屬接粗糙表面的形貌特征及其定量化描述粗糙表面的形貌特征及其定量化描述觸的程度大致在表面是二氧化三鐵，中間是四氧化三鐵，最里是觸的程度大致在表面是二氧化三鐵，中間是四氧化三鐵，最里是一氧化鐵。一氧化鐵。粗糙表面的形貌特征及其定量化描述粗糙表

8、面的形貌特征及其定量化描述2.2.表面形貌特征的定量化描述表面形貌特征的定量化描述量化參數(shù)：量化參數(shù)：1 1）. .測量長度測量長度2 2）. .基準線基準線3 3）. .截取波長截取波長4 4）. .一位形貌參數(shù)一位形貌參數(shù)5 5）. .輪廓高度函數(shù)及概率密度函數(shù)輪廓高度函數(shù)及概率密度函數(shù)6 6）. .波峰、波谷、斜率和曲率波峰、波谷、斜率和曲率7 7）. .二維形貌二維形貌8 8）. .功率譜密度功率譜密度9 9）. .波紋度參數(shù)波紋度參數(shù)LxZL/)(20）（)m(21exp212zz）（機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型 表面形貌對摩擦、磨損、潤滑以及接觸變形特征都有

9、重要影響，表面形貌對摩擦、磨損、潤滑以及接觸變形特征都有重要影響，因此對表面形貌的研究收到人們的廣泛關(guān)注。表面接觸理論是發(fā)因此對表面形貌的研究收到人們的廣泛關(guān)注。表面接觸理論是發(fā)展摩檫學(xué)理論的一個重要出發(fā)點?；诜中蛶缀卫碚摰拇植诒砻嬲鼓﹂邔W(xué)理論的一個重要出發(fā)點?；诜中蛶缀卫碚摰拇植诒砻娴姆中吞卣饕约敖佑|分型模型，首先是從摩擦學(xué)研究理論觸發(fā)予的分型特征以及接觸分型模型，首先是從摩擦學(xué)研究理論觸發(fā)予以提出并得以發(fā)展的。以提出并得以發(fā)展的。1.1.粗糙表面的自仿射分型特征及其數(shù)學(xué)表征粗糙表面的自仿射分型特征及其數(shù)學(xué)表征1 1）. .分型維數(shù)的基本概念分型維數(shù)的基本概念簡單的說，分型是許多與整體相

10、似的局部團組成的一種圖形，將簡單的說，分型是許多與整體相似的局部團組成的一種圖形，將這種圖形稱為分型集，其形成過程具有一定的隨機性。所謂分形這種圖形稱為分型集，其形成過程具有一定的隨機性。所謂分形維數(shù)，可以理解為使分形集測度相似與尺度相似成正比的冪指數(shù)，維數(shù)，可以理解為使分形集測度相似與尺度相似成正比的冪指數(shù)，這種冪指數(shù)可以是整數(shù)或者是分數(shù)。這種冪指數(shù)可以是整數(shù)或者是分數(shù)。2 2）. .粗糙表面輪廓線的分形特性粗糙表面輪廓線的分形特性機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型 自然海岸線的特點是將小尺度下的粗糙度在所有方向放大相自然海岸線的特點是將小尺度下的粗糙度在所有方向放大相同倍

11、數(shù)后，其概率分布與大尺度下一只，這種曲線具有統(tǒng)計自相同倍數(shù)后，其概率分布與大尺度下一只，這種曲線具有統(tǒng)計自相似特性。對于統(tǒng)計自相似分形曲線，分維似特性。對于統(tǒng)計自相似分形曲線，分維D D可以通過長度與尺度的可以通過長度與尺度的關(guān)系式求出相似維數(shù)。但是，大多數(shù)實際曲線并不是具有統(tǒng)計自關(guān)系式求出相似維數(shù)。但是，大多數(shù)實際曲線并不是具有統(tǒng)計自相似特性，而是具有統(tǒng)計自仿射特性，即要使較小尺度下的概率相似特性，而是具有統(tǒng)計自仿射特性，即要使較小尺度下的概率分布與較大尺度下的一致，就必須在不同方向上放大不同的倍數(shù)。分布與較大尺度下的一致，就必須在不同方向上放大不同的倍數(shù)。典型的例子是分子布朗運動曲線。對于

12、統(tǒng)計自仿射曲線，典型的例子是分子布朗運動曲線。對于統(tǒng)計自仿射曲線，關(guān)系不成立，曲線的長度不再提供分維關(guān)系不成立，曲線的長度不再提供分維D D的信息，即相似維數(shù)對于的信息，即相似維數(shù)對于統(tǒng)計自仿射曲線無效，這時統(tǒng)計自仿射曲線無效，這時HausdorffHausdorff維數(shù)、盒維數(shù)盒質(zhì)量維數(shù)等維數(shù)、盒維數(shù)盒質(zhì)量維數(shù)等的計算也很困難。因此要方便的計算統(tǒng)計自仿射曲線的分維的計算也很困難。因此要方便的計算統(tǒng)計自仿射曲線的分維D D，就，就必須采用特殊方法。必須采用特殊方法。)1(DL機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型 3 3）. .表面微觀形貌分形特征的數(shù)學(xué)表征表面微觀形貌分形特征的

13、數(shù)學(xué)表征若設(shè)一各向同性粗糙表面的分維為若設(shè)一各向同性粗糙表面的分維為 ，則沿著任意方向垂直街，則沿著任意方向垂直街區(qū)該粗糙表面得到的輪廓曲線的分維區(qū)該粗糙表面得到的輪廓曲線的分維D D滿足滿足粗糙表面具有隨機、多尺度和無序性。折沖粗糙輪廓的數(shù)學(xué)特征粗糙表面具有隨機、多尺度和無序性。折沖粗糙輪廓的數(shù)學(xué)特征是：處處連續(xù)不可微，且具有統(tǒng)計自仿射特性。不可微是由于輪是：處處連續(xù)不可微，且具有統(tǒng)計自仿射特性。不可微是由于輪廓被反復(fù)放大時越來越多的細節(jié)會出現(xiàn)，在任一點都不可能做出廓被反復(fù)放大時越來越多的細節(jié)會出現(xiàn)，在任一點都不可能做出其切線的緣故。統(tǒng)計自仿射是指在不同放大倍數(shù)下輪廓表面具有其切線的緣故。統(tǒng)

14、計自仿射是指在不同放大倍數(shù)下輪廓表面具有相似性。相似性。SD1s DD機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型研究發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)，Weierstrass-MandelbotWeierstrass-Mandelbot函數(shù)可以滿足上述這些特性，函數(shù)可以滿足上述這些特性，其表達式為：其表達式為：其中其中D D具有維數(shù)的特性，是函數(shù)具有維數(shù)的特性，是函數(shù)Z Z（x x）的分維，它描述函數(shù)）的分維，它描述函數(shù)Z(x)Z(x)在在所有尺度上的不規(guī)則性，但不能確定所有尺度上的不規(guī)則性，但不能確定Z Z（x x）的具體尺寸，即兩個）的具體尺寸，即兩個完全不同尺度上的分形曲線可以具有相同的分維；完全不同尺度上的分形曲線可以具有相同的分維；121x2cosxlnnn2n1，）（）（）（DGZDD機械結(jié)合面接觸剛度分型模型機械結(jié)合面接觸剛度分型模型G G是表面的特征長度尺度參數(shù)，它反映是表面的特征長度尺度參數(shù)，它反映Z(X)Z(X)幅值大小，決定幅值大小，決定Z(X)Z(X)的的具體尺寸；具體尺寸；粗糙表面統(tǒng)計學(xué)參數(shù)與表面輪廓的分維粗糙表面統(tǒng)計學(xué)參數(shù)與表面輪廓的分維D D存在如下關(guān)系存在如下關(guān)系2/14 2/122/1)()()(hlhlhlwwwwwwdwwSwdwwSwdwwS機械結(jié)合面接觸剛度分型模