第二章 摩擦及摩擦理论

机械设计课程习题集（填空、简答、计算题部分）（第一章~第五章）第一章 机械设计概论填空题1-1 大多数机器都由( )、( )、( )三部分组成。

1-2 机械设计课程研究的对象是( )，研究的目的是( )。

1-3 进行机器设计时，除了要满足使用和经济方面的要求外，还要满足( )和( )方面的要求。

问答题1-4 写出下列标准代号的中文名称：GB JB ISO 1-5 解释下列名词： 零件构件 通用零件 专用零件1-6 简述机器和机械零件的设计过程。

1-7 简述机械零件标准化、系列化和通用化的意义。

1-8 机械零件有哪些主要的失效形式？ 1-9 设计机械零件时应满足哪些基本要求？第二章 机械零件的工作能力和计算准则选择题2-1 限制齿轮传动中齿轮的接触宽度是为了提高齿轮的( )。

A 硬度 B 强度 C 刚度 D 工艺性 2-2 因为钢材的种类和热处A -1B 0C 0.5D 1 2-4 改变轴的支承位置时，轴的刚度( )。

A 增大B 减小C 不变D 可能增大也可能减小 2-5 增大零件的刚度，其抗冲击的能力( )。

A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定2-6 圆柱与圆柱间的接触应力σH 与所受载荷F 的关系是( )。

AF H ∝σ B 2/1F H ∝σ C 3/1F H ∝σ D 理对弹性模量影响甚小，欲采用合金钢和热处理来提高零件的( )并无实效。

A 硬度B 强度C 刚度D 工艺性 2-3 静应力的循环特性r=( )。

4/1F H ∝σ填空题2-7 稳定循环变应力的三种基本形式是( )、( )和( )。

2-8 有一传动轴的应力谱如图所示。

则其应力幅a τ=( )、平均应力τ τm τ=( )、循环特性r =( )。

2-9 低副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )，高副连接的零件的连接表面产生的应力称为( )。

2-10 零件发生的( )现象称为振动。

2-11 零件或系统在规定的时间内和规定的条件下能正常工作的概率称为( )。

摩擦与润滑1、基本概念基本概念基本概念基本概念摩擦学：摩擦学（Tribology）一词是1966年才开始使用的，是研究相互作用表面发生相对运动时的有关科学、技术和实践的一门综合性科学技术，其基本内容就是研究机械中的摩擦、磨损和润滑问题。

摩擦：两个相互作用的物体在外力作用下发生相对运动时所产生的阻碍运动的阻力称为“摩擦力”，这种现象称之为“摩擦”。

磨损：摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面上材料的迁移或脱落过程称之为磨损。

润滑：在两物体相对运动表面之间施加润滑剂，以减少接触表面间的摩擦和磨损。

2、基本原理：摩擦原理的早期认识及基本观点：答：凹凸说：1、认为摩擦的起因是一个凸凹不平的表面沿另一‘表面上的微凸物体上升所作的功，也就是说摩擦是由于表面凸凹不平而引起，即摩擦的凹凸学说。

2、库仑在解释摩擦起因时，他认为首先是接触表面凹凸不平的机械啮合力，其次是分子之间的粘附力。

虽然，他已认识到粘附在摩擦于可能起一定作用．但是次要的，粗糙表面的微凸体才是主要的。

粘附说：1、摩擦粘附说：认为摩擦力的真正原因在于接触摩擦区两表面之间的分子粘附作用。

2、表面分子吸引力理论：认为摩擦是接触表面分子间相互排斥力与相互吸引力的作用结果。

3、分子机械摩擦理论：认为机械与分子吸附是摩擦之源。

摩擦与接触面微凸体的弹塑性变形、微凸体相遇时的剪切、犁沟以及接触面分子吸引有关。

4、近代被公认的摩擦粘附理论：认为表观接触面积与真实接触面积差别很大，而且真实接触面积还会随摩擦条件而变化，两微凸体之间因存在吸附力而形成接点。

摩擦力应为剪断金属之间接点所需的力与硬金属表面微凸体在软金属表面犁沟所需力之和。

这一理论最初应用于两种金属之间的摩擦，现在，已深入到非金属等许多其他材料。

第一章表面性质与表面接触1、为什么在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好？答：液体的表面张力越小，接触角越小，固体表面就越容易被液体表面浸润。

一般认为，液体的表面张力小于固体的表面张力即可润湿固体表面，所以在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好。

机械设计习题及答案第一章绪论一．分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。

1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

第二章2-1 (3) 2-2 (4) 2-3 (2) 2-4 (2) 2-5 (2)第二章机械设计总论一．选择题2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。

(1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3)在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。

其中有_____是专用零件。

(1) 3种 (2) 4种 (3) 5种(4)6种2-3变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。

(1) 一个(2) 两个(3) 三个(4) 四个2-4 零件的工作安全系数为____。

(1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力(3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。

(1) 屈服点(2) 疲劳极限 (3) 强度极限(4) 弹性极限机械零件的强度二．选择题3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。

(1) 增高 (2) 不变 (3)降低3-2 零件的形状，尺寸，结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。

(1) 较高 (2) 较低 (3)相同3-3 零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。

(1) 增高 (2) 降低 (3) 不变 (4) 增高或降低视处理方法而定三．分析与思考题3-1 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力；并确定应力比r的大小或范围。

第二章推拿按摩手法第一节按摩推拿手法总论一、手法概念手法，就是用手或肢体的某些部位，按特定的技巧作用于患者体表，使产生的力达到保健强身和防病治病的目的，我们将这种特定的技巧称为“手法”。

之所以称为“手”，是因为：主要以手着力，故统称为“手”。

之所以称为“法”，是因为：虽然各种手法都来源于日常生活，但又区别于日常生活中的动作，其区别点就在于手法有特定的技巧和劲力，是能治病、防病、保健的医疗手段，故称为“法”。

古人称：“法之所施，使患者不知其苦，方称为法也”。

二、中国推拿按摩手法特点中国推拿按摩手法，同世界各国的推拿按摩手法一样，属于“以人疗人”的自然疗法。

但中国推拿按摩对“以人疗人”的理解和实践是：“手摸心会”，强调互动。

所谓“手摸心会”，强调互动，是指当手或肢体的某些部位作用于施术部位的时候，要同时用心体会。

即：对于自我推拿按摩，强调体表部位的按摩剌激与自我身心有针对性的防病治病良性意念体察互动配合；对于他人推拿按摩，强调施术者与被施术者身心互通，有机协调配合。

这也就是“内外相应”。

这是中国推拿按摩区别于其它各国推拿按摩手法的内涵和特点。

由此特点，派生出中国推拿按摩“以指代针，以气代药”的特色手法技术。

这里的“针”，是指的针灸针；“药”，则可泛指中西医药。

意即通过思想指挥下“指”的劲力作用，或者说在以意领气，意到气到的“指”（泛指各种手法）的作用下，就能够发挥出用针灸和药物防治疾病的类似作用。

因此，学习中国推拿按摩手法者，对于“以人疗人”，“手摸心会”，“强调互动”，“内外相应”，“以指代针，以气代药”等重在意会而难以言传的宝贵经验，一定要在不断反复的手法实践中细心领悟，方能够“机触于外，巧生于内，手随心转，法从手出”，登堂入室，掌握中国推拿按摩的特色精髓。

三、手法要求和作用所有手法都要求持久、有力、均匀、柔和，从而达到深透和渗透的目的。

所谓“持久”，是指按手法的要求作用一段时间。

所谓“有力”，是指手法要有一定的力度，达到一定的层次。

汽车维修工程习题第二章汽车零部件的失效模式及分析一、名词解释1．汽车零件失效：指汽车在运行过程中，零部件逐渐丧失原有的性能或技术文件所要求的的性能，从而引起汽车技术状况变差，直至不能履行规定的功能。

2．混合摩擦：两摩擦表面间干摩擦、液体摩擦和边界摩擦混合存在的摩擦，称为混合摩擦。

3．磨料磨损：摩擦表面间存在的硬质颗粒引起的磨损，称为磨料磨损。

4．边界摩擦：两摩擦表面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦，称为边界摩擦。

5．磨损：零件摩擦表面的金属在相对运动过程中不断损失的现象，称为零件的磨损。

6．穴蚀：与液体相对运动的固体表面，因气泡破裂产生的局部高温及冲击高压所引起的疲劳剥落现象。

7．疲劳断裂：零件在交变载荷作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象。

8．失效度：产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能（即发生故障）的概率。

9。

粘着磨损：摩擦副相对运动时由于固相焊合接触表面的材料发生转移的现象。

二、填空题1、汽车早期失效期的基本特征是开始时失效率( )。

2、汽车失效类型有（磨损）、（疲劳断裂）、腐蚀、变形、老化。

3、微动磨损一般发生在交变载荷或振动作用的（）配合表面部位。

4、腐蚀按机理不同，可分为（）腐蚀、（）腐蚀。

5、润滑油中加入适量的活性添加剂，可以（）磨合过程，提高磨合质量。

6、引起零件失效的原因分为工作条件、设计制造以及（）。

7、粘接剂的种类有环氧树脂胶、酚醛树脂胶和( )。

8、汽车零部件腐蚀失效分为化学腐蚀失效和( )失效。

9、影响汽车零件磨损的因素有（）、（）、（）。

三、判断题1、低温条件下随着温度下降，汽油粘度、相对密度增加，发动机启动困难（）四、简答题1、什么是干摩擦？其磨损特征是什么？在汽车上，一般将摩擦副表面间完全没有润滑油或其他润滑介质时的摩擦称为干摩擦。

其特征是：摩擦表面直接接触，产生强烈地阻碍摩擦副表面相对运动的分子吸引和机械啮合作用，消耗动力，转化为有害的摩擦热。

伴随着强烈的摩擦副表面磨损。

摩擦学与表面技术研究第一章概论摩擦学与表面技术是机械设计与制造中非常重要的一个领域。

摩擦学研究了物体间的摩擦、磨损及润滑等现象，而表面技术则探讨了如何通过表面工艺的改变来提高材料的性能。

在机械制造中，这两个方面的研究对于提高机件效率、延长机器寿命、节约能源等方面有着至关重要的作用。

在本文中，我们将分别介绍摩擦学和表面技术的相关知识。

第二章摩擦学摩擦学是研究两个物体接触后互相阻碍相对运动，并伴随着能量的损失的现象及其机制。

摩擦学主要包括三个方面：实验摩擦学、理论摩擦学和应用摩擦学。

实验摩擦学是通过实验手段来研究摩擦学现象的一门学科。

实验摩擦学经常需要进行的试验包括摩擦系数测定、磨损实验、润滑实验等。

在试验摩擦学中，科学家们研究了很多现象，如摩擦系数的变化规律、表面形貌的影响、润滑膜的形成及断裂等。

这些实验研究为发展理论摩擦学打下了坚实的基础。

理论摩擦学是指通过数学和物理方法来研究摩擦学现象的一门学科。

理论摩擦学可以分为微观和宏观两个方面。

微观理论摩擦学主要研究物体表面的原子层级接触和摩擦机理，包括材料的力学性质、表面电荷的分布、几何形态等。

而宏观理论摩擦学则侧重于宏观力学现象的研究，如不同材料之间的摩擦现象、低温下的摩擦等。

应用摩擦学是通过理论和实验研究来解决实际工程问题的应用研究。

应用摩擦学涉及的范围很广，如机械制造、摩擦密封、磨料磨损、润滑和摩擦材料等。

应用摩擦学在实际中有着广泛的应用，提高了机械制造的效率和质量。

第三章表面技术表面技术是指通过表面工艺对材料表面进行改进的一门学科。

表面技术的目的是改善材料表面功能，提高其机械性能和化学性能，从而满足不同的工程需求。

表面技术包括表面涂层、表面改性和表面管理。

表面涂层是指在材料表面形成一层功能涂层，以提高材料的性能。

表面涂层可以是金属涂层、陶瓷涂层或者有机涂层等。

例如，通过表面涂层可以增加零件的抗磨损性、耐腐蚀性和防护性等。

表面改性是指通过物理或化学方法改变材料表面的物理结构和化学成分，以提高材料的性能。

第二章 摩擦及摩擦理论概 述两个物体作相对运动时，其接触界面上存在的切向阻抗现象，称为（外）摩擦。

同一物体（如流体或变形中的固体）各部分间作相对运动时，其分子间的阻抗现象称为内摩擦。

这里只讨论外摩擦。

两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动（或具有相对运动趋势）时，在接触面间产生切向运动阻力，这阻力叫摩擦力，这种现象称作摩擦。

如图2.1所示，在外力P 的作用下，物体沿接触表面滑动（或具有滑动趋势）时，存在于界面上的切向阻力F 就称作摩擦力。

摩擦副因结构不同和运动方式各异，摩擦可按以下分类：①按摩擦副运动形式分类a.滑动摩擦：当接触面相对滑动（或具有相对滑动趋势）时；b.滚动摩擦：物体在力矩的作用下沿接触表面滚动时。

②按摩擦副运动状态分类a.静摩擦：物体受力后对另一物体具有相对运动趋势，处于静止临界状态时；b.动摩擦：物体受力后，越过静止临界状态而沿另一物体表面发生相对运动时。

③按表面的润滑情况分类a.干摩擦：物体的接触表面上无任何润滑剂存在时；b.边界摩擦：两物体表面被一种具有润滑性能的边界膜分开时；c.流体摩擦：两物体表面被润滑剂膜完全隔开时；（摩擦发生在界面间的润滑剂膜内，即流体的内摩擦）；d.混合摩擦（半干摩擦和半流体摩擦）：半干摩擦是指在摩擦表面上同时存在着干摩擦和边界摩擦时； 半流体摩擦是指在摩擦表面上同时存在着流体摩擦和边界摩擦时。

实际工程表面在摩擦过程中，可能出现一部分被流体膜分隔开，一部分覆有边界膜甚至同时伴有材料直接接触的混合摩擦。

图2.1 物体摩擦时的受力情况为了要搞清摩擦的起因及影响摩擦的因素，以达到有效地控制摩擦，通常从干摩擦着手分析。

严格地讲，干摩擦是指两个纯净表面（除了材料本身以外，表面上不存在任何润滑剂膜、吸附膜、反应膜和污染膜等）的摩擦。

但在大气环境中很难得到纯净表面，所以人们通常把“大气环境条件下的无润滑摩擦”也称为干摩擦。

对于干摩擦的研究已经有过很多理论：经典的摩擦定律——阿芒顿库仑定律最早由达芬奇、阿芒顿、库仑等对无润滑状态下固体间相对滑动的问题作过研究，并归纳出以下三条摩擦定律：①滑动摩擦力的大小与表观接触面积无关；②滑动摩擦力的大小与滑动速度无关；③滑动摩擦力的大小与接触面之间的法向载荷成正比：令F=μN（见图2.1）式中：μ摩擦系数；N法向载荷（作用力P的法向分力）但实际上库仑定律只是近似地反映了摩擦现象的规律。

《机械设计》教材讨论题、思考题及习题绪论讨论题0-1 就文中的三个实例分析每部机器，哪部分为原动部分、传动部分和执行部分？分别分析它们是否满足机器的三个特征？并从中举例说明机构、机械零件及构件的含义。

思考题0-1 什么是机器？什么是机构？它们各有何特征？一台完整的机器由哪几部分组成？并举例说明。

0-2 什么是机械零件、通用零件、专用零件、部件、标准件？指出下列零件各属于哪一类：螺栓，齿轮，轴，曲轴，汽门弹簧，轧辊，飞机螺旋桨，汽轮机叶片，滑动轴承，滚动轴承，联轴器。

0-3 本课程研究的对象和主要内容是什么？0-4 本课程的性质与任务是什么？和前面学过的课程相比较，本课程有什么特点？第一章机械零件设计的基础知识及设计方法简介思考题1-1 机械设计的内容和一般程序是什么？1-2 机械零件常规设计计算方法有哪几种？各使用于何种情况？1-3 机械零件应满足哪些基本要求？设计的一般步骤是什么？1-4 机械零件的主要失效形式有哪些？什么是机械零件的工作能力？工作能力准则有哪些？1-5 合理地选择许用安全系数有何重要意义？影响许用安全系数的因素有哪些？设计时应如何选择？1-6 作用在机械零件上的载荷有几种类型？何谓静载荷、变载荷、名义载荷和计算载荷？1-7 作用在机械零件中的应力有哪几种类型？何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应力？1-8 何谓材料的疲劳极限、疲劳曲线、金属材料的疲劳曲线分成哪几种类型？各有何特点？指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区，并写出有限寿命区疲劳曲线方程，材料试件的有限寿命疲劳极限 rN如何计算？说明寿命系数K N的意义。

1-9 材料的极限应力图是如何作出的？简化极限应力图又是如何作出的？它有何用途？1-10 影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限应力图有何不同？如何应用？1-11 表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz），接触带上的最大接触应力应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。

第二章带式输送机摩擦传动理论一、摩擦传动理论带式输送机所需的牵引力是通过驱动装置中的驱动滚筒与输送带间的摩擦作用而传递的，因而称为摩擦传动。

为确保作用力的传递和牵引构件不在驱动轮上打滑，必须满足下列条件：(1)牵引构件具有足够的张力；(2)牵引带与驱动滚筒的接触表面有一定的粗糙度；(3)牵引带在驱动轮上有足够大的围包角。

图l—22为一台带式输送机的简图。

当驱动滚筒按顺时针方向转动时，通过它与输送带间的摩擦力驱动输送带沿箭头方向运动。

在输送带不工作时，带子上各点张力是相等的。

当输送带运动时，各点张力就不等了。

其大小取决于张紧力P、运输机的生产率、输送带的速度、宽度、输送机长度、倾角、托辊结构性能等等。

故输送带的张力由l点到4点逐渐增加，而在绕经驱动滚筒的主动段，由4点到l点张力逐渐减小。

必须使输送带在驱动滚筒上的趋入点张力Sn 大于奔离点张力S1，方能克服运行阻力，使输送带运动。

此两点张力之差，即为驱动滚筒传递给输送带的牵引力W。

在数值上它等于输送带沿驱动滚筒围包弧上摩擦力的总和，即W 0=Sn-S1(1—1)趋入点张力Sn 随输送带上负载的增加而增大，当负载过大时，致使(Sn-S1)之差值大于摩擦力，此时输送带在驱动滚筒上打滑而不能正常工作。

该现象在选煤厂中可经常遇到。

Sn与S1应保持何种关系方能防止打滑，保证输送带正常工作，这是将要研究的问题。

在讨论前，先作如下假设：(1)假设输送带是理想的挠性体，可以任意弯曲，不受弯曲应力影响；(2)假设绕经驱动滚筒上的输送带的重力和所受的离心力忽略不计(因与输送带上张力和摩擦力相比数值很小)。

如图l—22b所示，在驱动滚筒上取一单元长为dl的输送带，对应的中心角即围包角为dα。

当滚筒回转时，作用在这小段输送带两端张力分别为S及S+dS。

在极限状态下，即摩擦力达到最大静摩擦力时，dS应为正压力dN与摩擦系数μ的乘积，即dS＝μdNdN为滚筒给输送带以上的作用力总和。

机械设计思考题第一章绪论1、一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。

2、一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。

有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件。

有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。

3、机械设计课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力，强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。

第二章机械设计总论1、一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。

12、设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段。

3、对机器都要提出的基本要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求、其它专用要求。

4、机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。

5、机器的零件满足以下要求：（1）避免在预定寿命期内失效的要求，应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。

（2）结构工艺性要求，设计的结构应便于加工和装配。

（3）经济性要求，零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。

（4）质量小的要求，质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。

（5）可靠性要求，应降低零件发生故障的可能性（概率）。

6、机械零件的设计准则（1）强度准则，确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。

（2）刚度准则，确保零件不发生过大的弹性变形。

（3）寿命准则，通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。

（4）振动稳定性准则，高速运转机械的设计应注重此项准则。

（5）可靠性准则，当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。

7、于机械设计有关的标准主要有：国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等。

8、机械零件的设计准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。

9、零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。