《摩擦学设计》课程教学大纲

《摩擦学设计》教学大纲一、课程基本信息课程名称摩擦学设计TribologicalDesign课程编码MEE112021020开课院部机电工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授30实验2上机0实践0课外学时0适用专业机械设计制造及其自动化授课语言中文先修课程高等数学（2-2）、工程材料、材料力学、机械设计课程简介（限选）本课程为四年制机械类专业本科生的限定性选修课程，它是一门跨学科的边缘学科。它以机械力学、材料学、固体表面物理化学、金属材料及热处理为基础。本课程以摩擦、磨损、润滑及为重点，教学内容主要包括固体的表面几何特性、物理化学特性及其对摩擦学的影响；固体表面接触面积及接触压力的分析计算；摩擦的分类及特性；摩擦学的主要经典解释理论及特点；摩擦学理论的数学模型及其应用范围；摩擦系数的影响因素分析与解释；不同摩擦现象的解释机理与理论分析；磨损的分类及不同磨损形式的特性；不同磨损形式的机理与理论分析；不同磨损形式的影响因素及减磨的具体措施与方法；磨损方程的建立；磨损的测量方法与设备；润滑状态的辨别及润滑方程的推导与应用等。通过本课程的学习，除了使学生获得有关金属摩擦、磨损、润滑理论方面的基础知识之外，还使学生了解摩擦学应用方面的基础知识，最终使学生掌握利用摩擦、减小磨损、改善润滑的基本方法和途径。ThiscourseisselectivecourseforthestudentsofMachineDesign&Manufacturing.Itisinterdisciplinarysubjectincludingmanysubjects.Thecontentsofthiscoursebaseonmechanicalmechanics,materialsscience,solidsurfacephysicschemistry,metalmaterialandheattreatment.Themaincontentsofthissubjectincludes:Surfacegeometriccharacteristics,physicalandchemicalpropertiesofsolidsandtheireffectsontribologyproperties;Classificationandcharacteristicsoffriction;Analysisandcalculationofcontactareaandcontactpressureofsolidsurface;Themainclassicalinterpretationtheoriesandcharacteristicsoftribology;Mathematicalmodeloftribologytheoryanditsapplication;Classificationandcharacteristicsofwear;Mechanismandtheoreticalanalysisofdifferentwearforms;Theinfluencefactorsofdifferentwearformsandtheconcretemeasuresandmethodsforreducingwear;Establishmentofwearequation;Methodandapparatusformeasuringwear;Identificationandapplicationoflubricationequation,etal.Afterlearningthiscourse,thestudentscannotonlymasterthebasicknowledgeoffriction,wearandlubrication,butalsocanunderstandtheapplicationoftribology.Finally,thestudentscanlearntheskillsofhowtocontrolfriction,howtodecreasewearandhowtoimprovetheeffectsoflubrication.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：目标1：掌握摩擦的经典理论，能对工程中的摩擦学现象进行解释和分析。是1.21.22M2目标2：了解影响磨损的主要因素，掌握常用减磨与耐磨的措施与方法。是4.14.13M3目标3：了解常用润滑的方式，能在机械设计过程中综合考虑润滑系统的设计。是1.41.44M4目标4：通过课程的学习，掌握如何将摩擦学设计融入到机械设计过程中，提高综合设计和解决工程问题的能力。是1.3,2.1,3.11.3,2.1,3.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章绪论本章重点与难点：摩擦学设计的概念、摩擦学的发展、摩擦学设计的特点及其应用。/21.11.1摩擦学的概念摩擦学的定义；摩擦学的发展；摩擦学的研究内容；摩擦学的特点。M10.5讲授31.21.2摩擦学设计摩擦学设计的定义；摩擦学设计的特点。M10.5讲授41.31.3摩擦学设计与摩擦学摩擦学设计与摩擦学的关系；摩擦学设计与摩擦学的区别。/0.5讲授51.41.4摩擦学设计的任务摩擦学设计任务的制定；摩擦学设计任务具体内容。M10.5讲授61.51.5摩擦学设计的地位和作用摩擦学设计的地位及作用；摩擦学设计的意义。M10.5讲授7第二章第二章固体表面特性本章重点与难点：固体表面几何特性的表征、固体表面接触的特点及固体表面真实接触面积的计算。/82.12.1固体表面几何特性三维表面形貌；三维表面形貌的等高线图；宏观几何形状误差与微观几何形状误差；固体表面几何特性评定参数的分类及特点。M11讲授92.22.2固体表面的物理化学特性表面能和表面力；接触角和固体表面的润湿性的表征；固体表面的吸附现象和表面膜；物理吸附和化学吸附的特点；固体表面膜的分类及特点及表面膜的摩擦学特性。M10.5讲授102.32.3金属表面构造金属表面的组织种类及分布；不同组织的特性。M10.5讲授112.42.4固体表面的接触特性固体表面接触过程；弹性变形区与塑性变形区；固体表面接触模型；名义接触面积与实际接触面积及真实接触面积的计算。M10.5讲授1作业12第三章第三章固体的摩擦本章重点与难点：古典摩擦理论的内容，摩擦系数的影响因素。/133.13.1摩擦的概念及分类摩擦的定义；摩擦的分类及特点，不同分类的区别。M11讲授143.23.2摩擦理论古典摩擦理论；粘着摩擦理论，摩擦力与摩擦系数的计算公式；摩擦的分子—机械理论，摩擦力的组成与分解。M12讲授153.33.3滑动摩擦系数的影响因素表面膜、材料性质、载荷、滑动速度、温度及表面粗糙度对滑动摩擦系数的影响。M12讲授1作业163.43.4固体的摩擦热摩擦过程能量转换与分配；相互覆盖系数、热流分布系数及摩擦热的计算；摩擦温度的计算公式。M11讲授173.53.5边界摩擦边界摩擦的特点与类型；边界摩擦的机理；边界摩擦系数的影响因素。M10.5讲授183.63.6滚动摩擦滚动摩擦的基本形式，滚动摩擦的摩擦机理，滚动摩擦力和摩擦系数的计算。M10.5讲授19第四章第四章磨损本章重点与难点：磨损的分类及不同磨损形式的辨别，磨损机理及磨损量的计算。/204.14.1磨损的分类及磨损过程的特点磨损的定义与分类；磨损过程的特性及其应用。M21讲授214.24.2粘着磨损粘着磨损的类型及机理；粘着磨损方程；粘着磨损的影响因素、粘着磨损形式的辨别及减小粘着磨损的措施与方法。M22讲授224.34.3磨粒磨损磨粒磨损的分类及特点；磨损机理与磨损方程；磨粒磨损的影响因素及减小磨损的措施与方法；磨粒磨损的辨别。M22讲授1作业234.44.4疲劳磨损疲劳磨损的分类及特点；磨损机理；疲劳磨损与整体疲劳破坏的区别；疲劳磨损的影响因素及减小磨损的措施与方法；疲劳磨损的辨别。M20.5讲授244.54.5近代磨损理论磨损的剥层理论；磨损方程与磨损率；磨损的能量理论。M20.5讲授254.64.6磨损的测量和计算磨损量的测量方法；磨损过程的评定方法；磨损量与磨损率的计算及其应用。M20.5讲授26第五章第五章润滑理论基础本章重点与难点：雷诺方程的推导与应用，流体动压润滑的特点。/275.15.1润滑剂分类与润滑状态润滑剂的分类；常用润滑方法；润滑状态及其辨别方法。M30.5讲授285.25.2流体润滑流体润滑的特点；牛顿流体特点，流体粘度的分类与粘度的测量。M31讲授295.35.3流体润滑的基本方程流体润滑的基本方程的推导；连续方程与雷诺方程。M32讲授305.45.4流体动压润滑油膜产生的机理；雷诺方程的分解与效应；雷诺方程的求解与应用。M32讲授1作业31第六章第六章摩擦学系统分析本章重点与难点：摩擦学系统的描述及其分析方法。/326.16.1摩擦学系统摩擦学系统的定义，摩擦学系统的组成。M40.5讲授336.26.2摩擦学系统的描述系统符号；系统框图及数学描述。M40.5讲授346.36.3摩擦学系统的特征摩擦学系统的时变特征；摩擦学系统的空间特征。M40.5讲授356.46.4摩擦学系统的系统分析分析步骤与方法；定量描述；常用分析方法类型及分析内容。M40.5讲授36第七章第七章摩擦学性能试验本章重点与难点：摩擦系数与磨损量的测量方法，摩擦磨损实验的方法与步骤。/377.17.1摩擦学试验的目的及内容摩擦性能试验和磨损性能试验。M40.5讲授387.27.2影响摩擦磨损的因素温度、载荷、速度、表面性质及运动形式等对磨损的影响。M40.5讲授397.37.3摩擦磨损测量参数摩擦力、摩擦力矩、摩擦系数；磨损量与磨损率。M40.5讲授407.47.4摩擦与磨损的测量摩擦力、摩擦力矩、摩擦系数等的测量方法；磨损量与磨损率的测量方法与测量设备，磨损表面形貌的表征。M41讲授417.57.5常用试验方法标准试验机试验、模拟试验机试验与台架试验机试验。M40.5讲授427.67.6摩擦磨损试验操作摩擦磨损试验项目：摩擦磨损试验的方法，摩擦磨损实验设备的使用及操作，磨损试样及对偶件的制作，磨损量的测量方法与步骤。通过此试验项目，学生应掌握常用材料摩擦学性能测试的基本操作方法与步骤，并掌握摩擦系数与磨损量的测量方法。M41讲授43摩擦磨损实验摩擦磨损实验进行摩擦磨损实验，掌握实验机的基本操作，掌握摩擦系数、磨损量的测量方法。M42实验1作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.按章节内容布置作业，其中摩擦、磨损、润滑等等各单元各1-2道题。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生所学知识点的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要为分析题、论述题、简答题。20%2实验1.本课程2个学时实验，共1次实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生对摩擦磨损试验的操作步骤及相关参数的测量方法的掌握与应用能力，能够根据试样材料选择合适的试验机型，并能正确识别磨损形貌的类型。10%3考勤随机点名、刷卡点名等10%4课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况。10%5期末考试1.采用提交最终报告的方式进行考查，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对实际问题中摩擦磨损问题的检测、预防及测量，提出合理的减磨耐磨措施，延长设备使用寿命的方法。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-按时提交作业，理论应用正确，回答与解释正确，对摩擦磨损理论等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，理论应用或回答与解释存在少量错误，对摩擦磨损理论等基本知识点理解有少量错误。C-按时提交作业，理论应用或回答与解释存在较多错误，对摩擦磨损理论等基本知识点理解有较多错误。D-未按时提交作业，理论应用或回答与解释存在严重错误，对摩擦磨损理论等基本知识点理解有严重错误。2M1实验10%A-按时提交实验报告，数据分析与解释原理符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析与解释原理基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-数据分析存在严重错误，或未做实验。3M1考勤10%M-缺勤2次以内。N-缺勤3次以上。4M1课堂表现10%M-课堂表现积极，听课认真，能跟上教师的上课节奏，能积极回答问题，且回答问题正确；N-课堂不积极，听课不认真，回答问题不积极，回答问题有错误。5M1期末考试50%见报告评分标准。6M2课堂表现10%M-课堂表现积极，听课认真，能跟上教师的上课节奏，能积极回答问题，且回答问题正确；N-课堂不积极，听课不认真，回答问题不积极，回答问题有错误。7M2平时作业20%A-按时提交作业，减磨耐磨措施应用得当，回答与解释正确，对减磨耐磨等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，减磨耐磨措施应用存在少量不当，或回答与解释存在少量错误，对减磨耐磨等基本知识点理解有少量错误。C-按时提交作业，减磨耐磨使用不当，或回答与解释存在较多错误，对减磨耐磨等基本知识点理解有较多错误。D-未按时提交作业，减磨耐磨应用或回答与解释存在严重错误，对减磨耐磨等基本知识点理解有严重错误。8M2考勤10%M-缺勤2次以内。N-缺勤三次以上。9M2期末考试60%见结课报告评分标准。10M3平时作业20%A-按时提交作业，润滑油选择合理，润滑方式正确，回答与解释正确，对润滑基本知识点理解无误。B-按时提交作业，润滑油选择或润滑方式存在少量错误，或回答与解释存在少量错误，对润滑基本知识点理解有少量错误。C-按时提交作业，润滑油选择或润滑方式不当，或回答与解释存在较多错误，对润滑基本知识点理解有较多错误。D-未按时提交作业，润滑油选择或润滑方式不正确，回答与解释存在严重错误，对润滑基本知识点理解有严重错误。11M3考勤10%M-缺勤2次以内。N-缺勤3次以上。12M3课堂表现10%M-课堂表现积极，听课认真，能跟上教师的上课节奏，能积极回答问题，且回答问题正确；N-课堂不积极，听课不认真，回答问题不积极，回答问题