第一章-摩擦学基础知识(摩擦表面).复习课程

算术平均偏差Ra反映了取样长度范围内轮廓随机
分布高度偏离概率分布中心的绝对平均情况，不能 真实反映出表面轮廓的离散性和波动性，但由于其 定义与测量仪表读数设计原理一致，作为衡量表面 粗糙度的主要参数，被广泛采用。
（2）轮廓均方根偏差 Rq：轮廓图形上各点和中线 之间距离平方和平均值的平方根。均方根偏差比 算术平均偏差优越，在理论上普遍采用。
（4）四次矩-峰态K：分布曲线的陡峭度。正态K =3，K<3概率分散，表面凸峰较平缓。K >3概 率集中，凸峰较尖锐。
(3). 自相关函数R(l)：
反映了相邻轮廓的关系和轮廓曲线的变化趋势。 对于任一条轮廓曲线，自相关函数是各点的轮廓 高度与该点相距一定间隔处的轮廓高度乘积的数 学期望，即
离散函数：测量长度内测量点n，高度值xi，则
第一章-摩擦学基础知识(摩擦表 面).
（1）表面形状误差：
实际表面形状与理想表面形状的宏观 偏差，是一种连续而不重复的形状偏差。 它是机床- 工件- 刀具系统的误差和弹 性变形等造成，如机床和刀具精度不够、 不正确的加工规范或温度应力等。表面 形状误差的数值由最大偏差表示，国家 标准 GB1182～1184-80 规定了形状和 位置公差。
面轮廓曲线与中线交点各波形之间距离的算术平 均值。该参数反应了表面不规则起伏的波长或间 距以及粗糙峰的疏密程度。
（5）支承面曲线：即能表示粗糙表面的微凸体高
度分布，也能反映摩擦表面磨损到一定程度时支承 面积的大小。主要用于计算实际接触面积，一般用 二维作图法求支承面曲线。
（1）以通过最高峰顶点的直线为零位线，在标准长 度L的轮廓曲线上，作与中线平行的一系列直线， 如h1、h2、h3…..
连续函数的轮廓曲线为积分形式：
4 表面形貌的测量
1. 光学法：
光学显微镜，适用于测量较规则表面的Sm值。 包括光切法和干涉法。
2. 电子显微镜：
适用于评定不均匀表面的粗糙度。
3. 截面法：
直接将轮廓表面切开进行表面几何形状的观察。
4. 流量法：
当流体从测量仪器与被测表面之间的缝隙流过 时，如果控制流体压力并测出一定量流体经过 缝隙的时间，根据流体力学原理，就可以推算 出表面的当量粗糙度。根据表面粗糙度的程度 不同，使用的流体有气体和液体两种。
高 度接近于正态分布（Gauss分布）：
σ为粗糙度的均方值，正态分布中称标准偏差， σ2为方差。相关参数定义为：
(2). 分布曲线的数字特征(矩）：
（1）一次矩算术平均值： 确定中线位置。
（2）二次矩-均方偏差： 衡量高度分布的离散性。
（3）三次矩-偏态 S：分布曲线偏离对称位置的 指标，正态分布曲线 S = 0，非正态分布可正 可负。
（5）评定摩擦表面的接触和表面磨合:(a)图中，支撑面曲线在 微凸体顶部处的斜率较大，曲线较陡，这种表面组成的摩擦 副，接触面积小，耐磨性差。(b)图中的支撑面曲线在微凸体 顶部处的斜率较小，曲线较平缓，这种表面组成的摩擦副， 接触面积较大，耐磨性能较好。
3 表面形貌统计学特性
切削加工的金属表面形貌包含了周期变化和随 即变化两个部分，单一形貌参数不能够描述复 杂的表面形貌，采用形貌统计参数能反映更多 的表面形貌信息。 （1).轮廓高度分布函数：切削加工表面的轮廓
5. 针描法：
利用仪器的触针与被测表面相接触，并使触针 等速的沿表面轮廓移动以描述出轮廓的图形。 最常使用的是表面轮廓仪。
5.表面化学性质：
（2）表面波纹度：
表面周期性重复出现的几何形状误差，是有规律、 周期性、峰和谷的大小几乎相等的表面宏观误差。 是由机床- 工件-刀具系统的振动和机床传动件的 缺陷引起的。它的存在对摩擦磨损是有害的，减 少配合件的实际接触面积，导致真实接触表面压 强增加，加快零件的磨损。
波高 h：波峰与波谷之距离。 波距 s：相邻波形对应点距离。
（3）微观不平度十点平均高度Rz：在取样长度范围 内以平行轮廓中线的任一条直线为基准，测量轮 廓上五点最高的凸峰和五点最低的凹谷之间的算
术平均距离，hpi第i个最高的轮廓峰高，hvi第i个
最低的轮廓峰高。这一参数对表面轮廓的评定， 在测量时易受人为因素的影响，不能稳定反映出 表面的几何特征。
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(4) 中线截距平均值 Sm：取样长度范围内，表
2. 表面粗糙度的评定参数
z 为轮廓上各点的高度，m-m 为轮廓中线，L 为取样长度，h 为峰或谷距任一平行于中线的
基线距离。
（1）轮廓算术平均偏差Ra(Arithmetic average
roughness)轮廓上各点高度在测量长度范围内的 算术平均值，数学表达式：
概率统计表达式：
zi 以中线为起点度量出的轮廓高度； n 标准长度内测量的次数； ƒ(x) 轮廓图形的分布函数。
（3）表面粗糙度(surface
roughness)：是固体表面的基本形貌， 又称表面微观粗糙度，波距小，约 2~800μm，波高较低 0.03~400μm， 属表面微观几何形状误差。主要与切 削加工方法、刀具的运动轨迹、磨损 及工艺系统的高频振动有关。 GB1031-83 规定了表面粗糙度的参数 和数值。工程上通常采用表面粗糙度 表征表面的形貌参数。
表面粗糙度的特征：
1.变化规律：呈现某种规律性变化或为 无规律的随机变化特征。如车削、钻孔 或刨削等工艺加工的表面微凹凸体分布 往往具有一定的规律和方向性；磨削、 研磨或抛光等精加工表面则为无规律的 随机分布特征。
2.与摩擦磨损关系密切：表面粗糙度的 特征对接触表面的压力分布、接触变形 程度、分子吸引力的大小、以及摩擦阻 力和摩擦成因等有决定性的影响。
（2）将各平行线截取轮廓图形中微凸体的长度相加， 画在轮廓图右侧，直到轮廓图形的最低点为止，连 接图中各点，即得到支承面曲线。
（3）描述参数（GB3505-83)： 相对支承长度率：
支承面积： Ax离峰顶h处面积 Ao离峰顶最大高度面积
（4）按支承面积的大小将轮廓图形分三个高度层：支承面积小 于25%的部分称为波峰，为最高层；在25%~75%之间部分称 为波中，为中间层；大于75%部分为波谷，最低层。