第3章摩擦学设计方法
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摩擦学研究及发展趋势摘要本文主要介绍了摩擦学的发展历程以及发展趋势,说明了发展摩擦学的重要性,并结合我国实际情况,简要论述了我国摩擦学的发展之路。
关键词:摩擦学发展历程及趋势发展之路一概述摩擦学是科学和工程学中最重要的领域之一,因为它既具有提高产品的可靠性、延长其使用寿命及节约材料和能源的意义,又是当今最活跃的交叉科学领域之一。
它涉及流体力学、固体力学、化学、物理、材料科学、数学和机械工程学等学科,它的发展经历了以下几个阶段:古典摩擦定律,“凸凹(或机械)说”与“分子(或分子粘附)说”两个学派的争论。
分子一机械说”。
二摩擦学研究的方法2.1 主要方法20世纪80年代以来摩擦学设计受到广泛的重视,但所有讨论都集中在摩擦副的设计上,而摩擦学设计所拥有的系统依赖性、时问依赖性和多学科、跨学科特性决定了摩擦学问题的研究难度。
主要采用的摩擦学设计方法有:(1)磨料磨损计算方程、粘着磨损计算方程、胶合计算方程(2)IBM的零磨损、可测磨损的计算方法;(3)组合磨损计算方法;(4)以数值解为基础,考虑热效应的热弹流、考虑动态效应的非稳态流、考虑润滑剂非牛顿性的流变弹流以及分析粗糙表面的微观弹流等润滑理论与方法;(5)将各种实际因素全部纳入分析的普适性最高的润滑方程;( 6 )现代通信技术、计算机技术和信息技术的发展为摩擦学设计建立知识资源库提供新的思路,现代制造、敏捷制造、CIMS和计算机支持协同工作等新技术为摩擦学设计的知识资源库提供了可资利用的基础。
2.2中国摩擦学数据库主要有摩阻材料、固定磨粒磨料磨损、松散磨粒磨料磨损、静摩擦系数、边界往复润滑条件下的摩擦磨损、咬死极限、滑动轴承疲劳磨损、国产润滑油高温高压下的粘压一一粘温试验、减摩耐磨表面强化摩擦磨损、润滑脂、流体动力轴承刚度和阻尼系数等。
当前在建设知识资源库中所要解决的主要问题是:(1)建立原有知识与数据资源的查询利用模块,有效收集、存取、设计有关信息;(2)新知识和新数据的存储与旧知识和旧数据的更新模块。
摩擦力教学目标1、知识与技能知道滑动摩擦力和接触面粗糙程度、接触面之间压力大小的关系;知道增大和减小摩擦的方法,并能在日常生活中应用这些知识;进一步熟悉弹簧测力计的使用方法。
2、过程与方法经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程,体会怎样进行科学的猜想,理解在研究多因素问题中怎样运用“变量控制”的方法。
3、情感态度与价值观培养学生实事求地是进行实验的科学态度和科学精神。
与老教材的课程目标相比,它更注重对学生探究能力、创新精神的培养,更注重让学生主动获取知识。
教材的重难点本节教材的重难点是引导学生进行探究。
对于教材中的知识点,学生大都能理解和掌握,但更重要的是让学生在探究能力培养和探究过程体验方面,通过对影响滑动摩擦力大小的各种因素的实验探究,突出“猜想与假设”这个环节,同时认识在探究过程中“变量控制”的意义和方法。
教学设计思路为了加强这节课的探究性,体现课改精神,这节课我主要安排学生分组进行探究实验。
将全班分为三个大组,分别探究影响滑动摩擦力的其中一个因素。
教具对于每个实验小组,准备了相同的器材:一个弹簧测力计、一个木块、一块木板、一块玻璃板、一条毛巾、两个钩码。
这样做的目的是为了让学生自己根据实验的要求选择实验器材。
教学过程1、引入新课在生活中,初二学生对摩擦有感性认识,只是还没有从物理学角度对它有一个科学的认识。
为了贴近学生,一上课我就开门见山地问学生:“同学们知道摩擦吗?”待学生回答后,我又继续问:“既然大家都知道摩擦力的存在,那你们能不能举一些生活中摩擦力存在的例子呢?”然后让学生思考回答。
2、进行新课(1)介绍摩擦的分类及滑动摩擦力的概念由于教材中不仅研究了滑动摩擦,也提到了滚动摩擦,所以我在学生举例后,向学生简单介绍了摩擦的分类:摩擦分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦,并将他们所举的例子进行了简单归类,同时列举了几个他们熟悉的例子。
同时告诉学生在初1中物理学习中,我们只重点研究滑动摩擦。
摩擦学的应用及其在机械设计中的应用摩擦学,是一个研究摩擦现象、摩擦性能、摩擦机理、摩擦控制等方面的学科,近年来随着技术的不断发展,摩擦学的应用越来越广泛。
如何应用摩擦学,是现代工程设计的重要问题之一。
本文主要探讨摩擦学的应用以及在机械设计中的应用。
一、摩擦学的应用领域摩擦学最初是一个纯学术领域的研究,但是随着工业的发展,摩擦学的应用也越来越广泛。
以下是摩擦学的具体应用领域:1.汽车工业领域:摩擦学在汽车制造中的应用很多,例如发动机缸套、扭力减震器、离合器、刹车等,这些产品的性能都与摩擦学相关。
2.航空航天领域:在飞行器的制造和运行中,摩擦学起到了重要的作用。
如旋翼轴承、发动机内部的部件、型号翼面等。
3.电子电器领域:摩擦学在微电子制造和电气设备中也有重要的应用。
如电气接触材料、固体电解质等。
4.环保领域:摩擦学在颗粒材料输送、废水污泥处理、清洗除尘等方面都有应用。
5.生物医学领域:人造心脏瓣膜、关节模拟器、骨修复材料等都与摩擦学相关。
6.材料科学领域:材料表面性质的改变,如光学透明薄膜、涂层材料、晶体稀土材料等,也与摩擦学有关。
以上仅是摩擦学应用领域的一小部分,其实摩擦学在工业、生活中的应用十分广泛。
二、摩擦学在机械设计中的应用摩擦学在机械设计中有着十分重要的应用,许多机器的稳定性、耐久性、人机交互性等方面的性能,与摩擦学的应用相关。
1.摩擦材料的选择在机械设计中,摩擦材料的选择是十分重要的。
例如在制动系统中,制动器摩擦衬垫的材料对于性能和使用寿命都有着重要的影响。
选材时,必须考虑到材料的摩擦性能、耐磨性、抗腐蚀性等,这就需要涉及到摩擦学知识。
2.摩擦力的控制在机械设计中,摩擦力的控制非常重要。
例如在工业机械的设计中,需要借助降低机械变形和能量损失的方式来减少摩擦。
摩擦力的控制还可以通过材料处理、设计调整等方式来实现。
3.润滑剂的选择在机械设计中,润滑剂在工作过程中起到了重要作用。
润滑剂不仅能减少摩擦力,还能延长机器零部件的使用寿命。