摩擦学.docx
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摩擦学
摩擦学
[填空题]
1摩擦学的一般定义是：
“关于相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践”。
通常也理解为包括摩擦、磨损和（）在内的一门跨学科的科学。
参考答案：
润滑
[填空题]
2简述摩擦学研究的基本方法？
参考答案：
（1）、黑箱法
只知其输入值和输出值，但不知其内部结构的系统称为‘黑箱’。
（2）、系统辨识方法：
通过对系统输入－输出数据的测量和处理，以建立系统数学模型的方法，即系统辨识方法。
（3）、相关法
在大量试验数据的基础上，建立材料的摩擦学性能Pt与材料表面组织结构参数Si相关性的函数关系的一种方法。
[填空题]
3固体表面粗糙度参数有哪些？
参考答案：
（1）高度特性参数；
（2）间距特性参数；
（3）形状特性参数；
（4）一维、二维、三维形貌参数。
[填空题]
4减摩摩擦
参考答案：
这类摩擦的作用是通过减小摩擦以减小摩擦损失，从而提高机器的效率和能量利用率。
参考解析：
按照摩擦副的各种特性，又可将摩擦分为如下两大类：
（1）、减摩摩擦这类摩擦的作用是通过减小摩擦以减小摩擦损失，从而提高机器的效率和能量利用率。
（2）、增摩摩擦这类摩擦的作用是通过增加摩擦以实现特定的功能，或达到特定的工作要求（如刹车副增加摩擦以更好地吸收动能）。
[填空题]
5简述磨损的分类？
参考答案：
（1）、粘着磨损或粘附磨损；
（2）、磨料磨损或磨粒磨损；
（3）、疲劳磨损或表面疲劳磨损；
（4）、腐蚀磨损或摩擦－化学磨损；
（5）、其他。
包括侵蚀磨损或冲蚀磨损和微动磨损等。
[填空题]
6简述油品代用原则？
参考答案：
A.精炼程度高的油代替精炼程度低的油；
B.动植物油不能用在有氧化物的地方；
C.一般工况下用高粘度的油代替低粘度的油，对精密机械则用低粘度代替高粘度；
D.对重载外，应用极压性能好的油代替极压性能差的油。
[填空题]
7固体表面由于加工过程中的变形及局部加热，表现出不同于基体的物理机械性能，主要表现在（）、（）、（）、（）和（）等。
参考答案：
硬度；残余应力；组织转变；塑性变形；微观缺陷
[填空题]
8影响滑动摩擦的主要因素有（）、（）、（）、（）和（）。
参考答案：
金属性质；粗糙度；温度；速度；环境气氛与压力
[填空题]
9滚动摩擦的机理与模型主要有（）、（）、（）和（）。
参考答案：
微观滑动；弹性滞后；塑性变形；粘着效应
[填空题]
10减摩材料主要包括（）、（）和其他减摩材料。
参考答案：
钢铁；非铁合金
[填空题]
11常见的润滑原理（方式）有哪些？
说出三种以上常见的固体润滑材料。
参考答案：
流体润滑、边界润滑和固体润滑。
石墨、MoS2、六方氮化硼（h-BN）、原硼酸（H3BO3）。
[填空题]
12解释磨损的实质及磨损与摩擦的关系，简要说明磨损的分类。
参考答案：
要点：
由于机械作用、间或伴有化学和电的作用，表面相对运动，使材料发生损耗的现象；摩擦是根源（起因），磨损是结果。
有摩擦就有磨损；
分类：
黏着磨损，磨料磨损，疲劳磨损，微动磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损。
[填空题]
13现代滑动摩擦理论主要有哪些？
简要说明能量理论的要点。
参考答案：
机械啮合理论；分子理论；分子机械理论；粘着理论；能量理论。
能量理论，即从能量平衡的观点综合分析摩擦过程。
在一个摩擦学过程中，输入的能量总是大干输出的能量，损失的能量即相当于摩擦过程中力学的、物理的和化学的变化能量消耗的总和。
在金属的摩擦中，主要的能量都消耗在塑性变形过程中。
由裂纹的形成、扩展及新表面的形成所消耗的断裂能量，只有在磨损过程中才是主要的。
二次过程能量在一般情况下比例是比较小的。
因此研究摩擦过程中的塑性变形规律及其影响因素是深入摩擦现象本质的一个重要问题
[填空题]
14说明磨料磨损的概念、分类及其磨损机理；分析影响磨料磨损的主要因素。
参考答案：
黏着磨损的一般规律。
表面间存在硬的磨料或凸起物，外力的作用下，发生磨损；自由磨料磨损、固定磨料磨损，两体磨料磨损、三体磨料磨损，硬磨料磨损、软磨料磨损；机理：
微观切削磨损机理、多次塑性变形导致断裂磨损机理、疲劳磨损机理、微观断裂机理；磨料特征、材料机械性能和微观组织。
[填空题]
15简述腐蚀磨损，疲劳磨损，微动磨损的概念及基本特点。
参考答案：
腐蚀和磨损的共同作用下，多种磨损机理起作用；滚动或滚动与滑动的过程中，在交变载荷的作用下－疲劳剥落，裂纹的萌生、扩展、断裂；机械振动或交变应力作用下，紧密接触的表面之间发生产生微小振幅，复合磨损。
[填空题]
16常见的耐磨铸铁包括哪些？
说明15Cr-2Mo-Cu（15-2-1）白口铸铁的化学成分及各自的作用。
参考答案：
冷硬铸铁、低合金白口铸铁、中合金白口铸铁、镍硬铸铁。
高铬白口铸铁；Cr15%-形成碳化物，提高淬透性，Mo2%－提高淬透性，Cu1%－细化晶粒，配合Mo。
[填空题]
17简述陶瓷材料的基本特点。
参考答案：
与金属材料相比，陶瓷具有硬度高、刚度高、热膨胀系数小、耐高温、耐腐蚀、比重小等优点，具有广阔的应用前景。
但由于大多数陶瓷材料脆性大，造价高等，使其应用受到一定限制，而被主要用于耐磨、耐蚀方面。
近年来，陶瓷及陶瓷涂层被逐渐用于发动机中的关键部件，如汽缸套、活塞、活塞环、挺杆垫块、轴承及轴封等。
[填空题]
18影响聚合物材料摩擦学性能的基本因素有哪些？
说明温度对聚合物摩擦学性能的影响。
参考答案：
除了表面能和硬度对聚合物摩擦学性能产生影响外，温度、载荷、滑动速度、聚合物的原始结构，以及对磨件的表面粗糙度等也会影响其摩擦学性能。
随着温度升高，聚合物表面软化，表面吸附水层的解吸，以及随后大区域的粘着，接触面积的增大，导致最大摩擦力的产生，出现粘着滑移的最大摩擦系数。
当摩擦表面温度超过玻璃态转化温度几后，聚合物的表面粘度，降低很快，摩擦系数受厚度为△X的聚合物表层的粘滞流动所控制。
在这种情况下，聚合物的表面层起到润滑剂的作用，导致摩擦系数降低。
此外，结合表面能数据还可看出，具有高表面能的聚合物（如尼龙－PA66）随温度升高摩擦系数提高显著，而对于低表面能的聚合物（如聚四氟乙烯PFEE.，则温度对其摩擦系数的影响不显著或根本不影响。
[填空题]
19常见的减摩材料和失效方式包括哪些？
简要说明影响减摩铸铁的使用性能的因素.
参考答案：
3类，钢铁，非铁合金和其它；磨损和热疲劳开裂；石墨石墨的润滑能力与金属基体有关，与石墨的形状、尺寸和分布有关，还与摩擦面承载大小有关、基体组织珠光体基体最好和硬质相不仅要求有高硬度的硬质相，而且要求其与基体结合牢固，不易剥落。
[填空题]
20摩擦对材料的表层引起哪些效应？
摩擦后材料表层有哪些变化？
参考答案：
摩擦引起的第一个效应即是温度效应。
摩擦也会引起次表面应力的改变。
摩擦同时会引起扩散过程发生。
表层的变化首先表现在表面几何形状的变化。
表层在应力作用下发生变形，当载荷较大时，发生塑性变形。
摩擦过程中表层的组织和性能会发生变化。
微区加热可能导致合金元素的重新分布、某相的溶解以及同素异构转变等。
[填空题]
21铬系耐磨铸铁中随着铬量的增高，碳化物的类型发生什么样的变化？
碳和铬在此类铸铁中的主要作用是什么？
参考答案：
铬系白口铸铁中随着铬量的增高，碳化物的类型由M3C型转变为M7C3型再转变为M23C6型碳化物。
由Fe－C－Cr相图可知，为了得到M7C3型碳化物，铬含量至少要大于9％。
此外，碳化物类型和数量还与碳含量有关，一般以Cr/C比表示。
Cr/C比大于4-8，就可以得到M7C3型碳化物，但Cr/C比过大，会出现M23C6型碳化物.碳元素主要是提高碳化物的数量，过低碳化物数量不够，硬度低，过高，碳化物数量过多，韧性差。
铬除了形成碳化物外，还有部分溶于奥氏体中，起着提高淬透性的作用。
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[填空题]
22试分析干摩擦和有润滑剂条件下的摩擦、磨损现象。
参考答案：
干摩擦摩擦系数、磨损大，表面有梨沟、粘着现象；有润滑剂时表面光滑，摩擦系数、磨损小，表面几乎无粘着现象，是由于表面生成边界膜，从而降低表面粗糙度、形成复合材料提高了表面硬度、降低了粘着和梨沟效应。
[填空题]
23什么是“系统法”？
举例说明。
参考答案：
相关法：
在大量的实验数据上，建立材料的摩擦学性能Pt与材料表面组织结构参数Si相关性之间的函数关系，即F（Pt，S1，S2，S3......）=0。
应用上述关系可通过改变表面的组织结构，以达到控制材料摩擦学性能的目的（。
例如通过表面工程技术T可改变Si，通过对实验数据进行相关分析，找出影响表面性能的最主要因素Si，从而有的放矢的改进该Si，，以达到提高摩擦学性能的目的。
[填空题]
24什么是界面效应？
主要包括哪些？
参考答案：
界面效应是指那些由于界面相具有不同于本体相的特殊的物理、化学性质而在界面相上产生的各种物理、化学现象，包括表面吸附、湿润、表面化学反应和粘附等。
[填空题]
25泥浆泵是通过活塞在缸套中的往复运动来输送泥浆的一种容积式泵，其缸套是一易损件，如何对其进行失效分析？
并说明在失效过程中的可能的对象和方法。
参考答案：
1、样品及工作条件，包括材料、制造工艺、介质、温度等的调查，泥浆中含固相颗粒的性能（硬度）等；
2、分析缸套表面宏观形貌、基体金相组织、剖面、性能等，可采用扫描电镜等进行形貌分析、金相组织等，能谱等分析成分，XPS、XRD分析价态，结构，显微硬度仪测试硬度等；
3、分析结果，讨论失效原因
[填空题]
26简述摩擦的机械咬合理论和分子吸引理论。
参考答案：
机械咬合理论认为，摩擦主要是由表面的凹凸形状所造成的，即当两个表面接触时。
其凹凸部分互相咬合而形成摩擦，若要使表面滑动，则必须顺着其凸起部分滑动或把这些凸起部分破坏掉，这就是产生摩擦力的原因。
分子吸引理论认为摩擦的产生是由于表面滑动时，表面上的分子运动键断裂而消耗了一定的能量.
[填空题]
27摩擦学的一般定义是：
“关于相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践”。
通常也理解为包括（）在内的一门跨学科的科学。
参考答案：
摩擦、磨损和润滑
[填空题]
28摩擦学概括起来有以下八方面
参考答案：
（1）.摩擦学现象的作用机理。
（2）.材料的摩擦学特性。
（3）.摩擦学元件（包括人体人工关节）的特性与设计以及摩擦学失效分析。
（4）.摩擦材料。
（5）.润滑材料。
（6）.摩擦学状态的测试技术与仪器设备。
（7）.机器设备摩擦学失效状态的在线检测与监控以及早期预报与诊断。
（8）.摩擦学数据库与知识库
[填空题]
29表面粗糙度参数
参考答案：
（1）高度特性参数
（2）间距特性参数
（3）形状特性参数
（4）一维、二维、三维形貌参数
[填空题]
30固体表面的湿润性与湿润角
参考答案：
１）润湿性；
２）润湿角。
[填空题]
31微凸体模型和接触模型
参考答案：
1）球形模型；
2）柱形模型；
3）锥形模型
[填空题]
32接触面积定义
参考答案：
所谓赫兹接触就是指圆弧形物体的接触（赫兹1896年关于表面接触应力应变的研究）
[填空题]
33干摩擦
参考答案：
接触表面无任何润滑剂，但仍有环境介质，如气体，水气其他污物的摩擦
[填空题]
34流体摩擦
参考答案：
这是指相对运动的固体表面完全被润滑剂隔开的一种摩擦，摩擦主要发生在该润滑剂所形成的流体膜内部，即它是一种发生在流体内部的内摩擦。
因此，通常将这类摩擦称为流体润滑
[填空题]
35滑动摩擦
参考答案：
如在各种滑动轴承和机床导轨以及钻机中的刹车与气动离合器中相对滑动表面上产生的摩擦。
[填空题]
36静摩擦
参考答案：
这是指物体在外力作用下，还不足以克服摩擦表面上产生的切向阻力，因而还没有产生相对运动的一种摩擦状态。
对于外力刚好能克服摩擦表面上的切向阻力，使物体刚刚产生相对运动的那一瞬间的摩擦状态，称为极限静摩擦。
[填空题]
37增摩摩擦
参考答案：
这类摩擦的作用是通过增加摩擦以实现特定的功能，或达到特定的工作要求（如刹车副增加摩擦以更好地吸收动能）。
[填空题]
38简单粘着理论
参考答案：
这种理论认为金属表面接触时只有少数高峰接触，接触区有塑性变形，因而接触面积逐渐增加，直至载荷平衡。
[填空题]
39修正粘着理论
参考答案：
（1）由于剪切受力后接触区产生塑性流动，显然接触面积增大故知摩擦系数增加
（2）表面膜的影响
相对滑动时接触表面膜被剪断，
[填空题]
40载荷
参考答案：
古典摩擦理论认为摩擦系数与载荷无关。
实际上，载荷对摩擦系数的影响与真实接触面积的大小有关。
[填空题]
41表面几何特性
参考答案：
表面粗糙度小，表面较光滑，产生摩擦的主要原因是粘着。
真实接触面积的大小起主要作用。
因此，在这个区域内，随着表面粗糙度的逐渐增大，真实接触面积逐渐减小，摩擦系数也相应地逐渐减小。
对应于中等粗糙度的表面，也就是一般工程实际中的工程表面，其摩擦系数几乎不受表面粗糙度的影响。
表面非常粗糙，摩擦主要起因于表面微凸体的变形和犁削作用，因而摩擦系数随表面粗糙度的增大而增大。
[填空题]
42滚动摩擦机理
参考答案：
（1）微观滑移
由于两接触材料弹性模量不同引起相对
表面发生微观滑移
（２）Heathcote滑移
（3）弹性滞后
（4）塑性变形
[填空题]
43影响滚动摩擦的因素
参考答案：
（1）、载荷
（2）、表面粗糙度
（3）、硬度
[填空题]
44磨损的定义
参考答案：
磨损是由于机械作用和（或）化学反应（包括热化学、电化学和力化学等反应），在固体的摩擦表面上产生的一种材料逐渐损耗的现象，这种损耗主要表现为固体表面尺寸和（或）形状的改变。
[填空题]
45衡量磨损特性的主要参数是磨损率，通常可采用以下三种磨损率：
参考答案：
（1）、线性磨损率：
（2）、体积磨损率：
（3）、重量磨损率：
[填空题]
46粘着磨损
参考答案：
（1）、定义在摩擦副中，相对运动的摩擦表面之间，由于粘着现象产生材料转移而引起的磨损，称为粘着磨损。
（2）、过程：
⑴载荷、速度小；[⑵载荷、速度较大]；⑶变形、断裂及材料转移；⑷新粘着点产生。
（3）、磨损机理：
1）、阿恰德模型理论；2）、Holm理论---真实接触理论；3、Archard理论—结块清除理论
[填空题]
47在流体润滑中，根据润滑膜压力产生的方法，润滑方式可分为以下几种：
参考答案：
1）、流体动压润滑：
流体动压润滑，系由摩擦副对偶表面的几何形状和相对运动，并借助粘性流体的内摩擦力作用而产生润滑膜压力，从而平衡外载。
2）、弹性流体动压润滑：
弹性流体动压润滑理论是流体动压润滑理论的重要发展，它主要研究名义上是点线接触的摩擦副润滑问题（如齿轮副、滚动轴承等）。
3）、流体静压润滑
[填空题]
48混合润滑区
参考答案：
1）、两表面承载是由凸峰和油膜承担；2）、油的粘度是主要因素；3）、摩擦力由接触摩擦和油的内部摩擦构成；4）、油膜厚度与粗糙度接近
[填空题]
49动力粘度的单位
参考答案：
（1）、国际制单位
（2）、物理单位制（3）、润滑油的运动粘度（4）、相对粘度
[填空题]
50流体的连续性方程
参考答案：
（1）、考虑不可压缩及流动的连续性，
（2）、单位时间内沿x、y、z三个方向流入单元体的总容积流量等于总流出容积流量。
[填空题]
51动压效应
参考答案：
可说明流体动压润滑膜的形状特征及所产生的动压效应。
当下表面相对上表面以速度u运动时，沿运动方向的间隙逐渐减小，剪切流动引起的润滑剂从大口流向小口的流量也逐渐减小，不符合流量连续条件，只有产生如图所示的润滑膜压力分布，由压差流动减小大口流入流量和增大小口流出流量，才能保证流过各断面的流量相等，从而满足流量连续条件。
[填空题]
52变密度效应
参考答案：
当润滑剂密度沿运动方向逐渐降低时，即使各断面的体积流量相同，其质量流量沿运动方向仍是逐渐减小的，因质量守恒，则必然产生如图所示的润滑膜压力分布。
密度的变化可以是润滑剂通过间隙时由于温度逐渐升高而造成的，也可以是外加热源使表面温度变化而产生的。
虽然变密度效应产生的润滑膜压力并不高，但是这种作用可以使相互平行的对偶表面具有一定的承载能力。
[填空题]
53流体静力润滑
参考答案：
1）静压轴承工作原理：
依靠供油装置，将高压油压入轴承间隙中，强制形成油膜。
2）、流体静压润滑的特点
[填空题]
54根据供给润滑剂的方法分类
参考答案：
（1）分散或单独润滑各润滑部位采用单独装置供油的润滑。
（2）集中润滑各润滑部位采用一个统一装置供油的润滑。
[填空题]
55根据供至润滑部位的润滑剂是否有压力分类
参考答案：
（1）常压润滑依靠油液自身重力或毛细管虹吸作用向润滑部位供油的润滑。
（2）压力润滑依靠液压泵将具有一定压力的油液送至润滑部位的润滑。
[填空题]
56根据机械运转和生产要求分类
参考答案：
（1）设备润滑对设备运动副的润滑。
（2）工艺润滑生产工艺过程中所需要的润滑。
[填空题]
57矿物润滑油的精制
参考答案：
（1）酸碱精制法：
浓硫酸与有害物质作用去除酸渣，后用碱溶液洗涤去除环烷酸、硫化物、硫酸等。
（2）溶剂精制：
含酚、糖醛的溶剂具有对非理想组分溶解度大，对理想组分溶解度小的性质。
从而分离非理想组分。
（3）丙烷脱沥青：
高黏度油含胶质及沥青，利用液态丙烷析出。
（4）脱腊：
去除正构烷烃和异构烷烃（蜡），改善低温性能。
（5）白土补充精制：
利用白土吸附少量的胶质、环烷酸盐、酸渣、磺酸等，改善油品。
（6）加氢精制（一顶二）：
油在催化作用下与氢反应生成H2S、NH3、H2O等气体去除硫、氮、氧等
[填空题]
58合成润滑油
参考答案：
（1）、特点：
1）粘温特性好；2）低温性能好；3）耐高温性能好；4）化学安定性好
（2）、合成润滑油的分类：
1）酯类合成油：
多烃基酯、多元醇酯、硅酸酯；2）烃类合成油：
环烷烃、聚烯烃、烷基笨；3）聚合物类：
聚笨醚、氟氯碳聚合物、聚乙二醇、硅酸油等
（3）、合成润滑油的应用：
1）汽车发动机；2）航空润滑油；3）一般工业润滑（液压油、压缩机油、）
[填空题]
59清净分散剂
参考答案：
吸附氧化产物，将其分散在油中。
由浮游性组分抗氧化、抗腐蚀、组合、合成
[填空题]
60抗磨剂
参考答案：
在磨擦面的高温部分能与金属反应生成融点低，
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