“摩擦学”实验教学大纲
Syllabus of Tribological Tests
课程中文名称：摩擦学
课程英文名称： Tribology
课程编码：MACH3458
实验学时：4学时
学分：2学分
适用专业：本课程是机械工程及其自动化专业设计类专业选修课程I。
先修课程：材料力学，理论力学，机械设计基础
开课学院：机械工程学院
开课学期：第6学期
教材及实验指导书：
[1] 摩擦学，自编讲义
[2] 黄平，孟永钢，徐华. 摩擦学教程，北京：高等教育出版社，2008，ISBN：978-7-04-023351-3。
一、实验课程简介
摩擦磨损试样制备、表面表征和磨损状态的在线图像可视铁谱监测实验是机械工程及自动化专业学生的选修专业课《摩擦学》理论教学的重要补充。通过这些实验，学生能够掌握摩擦磨损试样制备的过程、试样表面表征方法和技术以及磨损状态的在线监测技术；通过试样抛光、表面粗糙度的测量和磨损状态的在线图像铁谱监测实验，了解表面轮廓的获取原理、表面轮廓高度数据的处理方法和磨损状态监测方法，理解摩擦学表面的粗糙本质和磨损过程，为后续课程的学习奠定基础。
二、实验课性质、目的和任务
性质：本实验课是机械制造及自动化、机械设计及理论和机械电子工程专业本科生专业课程I（设计类）选修专业课程《摩擦学》的课程内实验。
目的：通过本实验课的学习，加强对摩擦学基本知识的理解和应用，提高学生的动手能力，探究摩擦学问题的发生发展过程及其防制手段。
任务：1）学会表面特性的表征技术，观察试样表面形貌。
2）理解和掌握试样摩擦系数测试以及磨损率的计算方法。
3）运用在线图像可视铁谱仪实现磨损在线监测，分析磨损类型，划分宏观磨损过程，探究控制磨损的基本方法。
三、实验课教学基本要求
1）学生实验前必须认真阅读实验指导书，制订实验方案，制作实验记录表，预习实验数据的处理方法、相关的课程知识。
2）详实记录测试数据、实验现象，给出分析讨论，撰写实验报告。
四、实验教学的内容与要求
1.实验项目名称：摩擦磨损试样制备和表面表征技术
实验目的：熟悉试样制备过程，表征试样表面以及观测表面形貌，为后续的摩擦磨损实验和铁谱监测实验提供优质试件。
教学基本要求：
1）掌握摩擦磨损试样制备技术；
2）掌握磨抛机抛光原理、操作方法及试样抛光技术；
3）了解粗糙仪原理，学会操作方法及表面表征技术；
4）了解光学显微镜原理，学会操作方法及表面形貌观测技术。
实验内容提要：抛光粗加工的试样，清洗及擦拭、吹干或自然干燥试样；测试试样的表面粗糙度（最终达到镜面）；观察试样表面形貌；
Ra ≤ 1.6 μm ≤ 0.025 μm
研磨 镜面抛光
实验类型：综合性实验；
必做或选做：必做
使用的主要仪器：
磨抛机(MoPao 260E型) 1台
超声波清洗机(JAC-500) 1台
干燥箱 1台
光学显微镜(ZSA303) 1台
粗糙度仪(TR300) 1台
2. 实验项目名称：摩擦磨损测试技术
实验目的：了解和熟悉光学显微镜、电子分析天平、多功能摩擦磨损试验机等实验设备的基本原理与实验步骤；
教学基本要求：
1）掌握粗糙仪原理、操作方法及表面表征技术；
2）掌握电子分析天平原理、操作方法及材料磨损率的计算方法；
3）掌握光学显微镜原理、操作方法及表面形貌观测技术；
4）掌握多功能摩擦磨损试验机原理、操作方法及摩擦系数测试技术；
实验内容提要：观察试样表面形貌、称量试样磨损前后的质量、测量摩擦系数以及计算试样磨损率；
实验类型：综合性实验；
必做或选做：必做
使用的主要仪器：
光学显微镜(ZSA303) 1台
电子分析天平(AL204) 1台
多功能摩擦磨损试验机(MMW1) 1台
3. 实验项目名称：磨损状态的在线图像可视铁谱监测
实验目的：
1) 了解在线图像可视铁谱的工作过程和磨损颗粒的沉积原理；
2) 学习运用在线图像可视铁谱进行设备磨损在线监测的方法。
教学基本要求：
1) 了解在线图像可视铁谱的工作原理；
2) 了解球盘试验机的基本构造及其工作原理；
3) 学习运用在线图像可视铁谱进行设备磨损在线监测的方法；
4) 用在线图像可视铁谱对球盘实验产生的磨损颗粒进行在线监测；
5) 根据下面两个表所示的参数进行实验。
表1 球盘实验机磨损实验条件
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球试样
材料
|
球试样半径（mm）
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盘试样
材料
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盘试样直径(mm)
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盘试样厚度(mm)
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盘试样粗糙度(μm)
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轨道半径(mm)
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转速(rmp)
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载荷(kg)
|
供油泵转速（rmp）
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GCr15
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3
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45钢
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50
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5
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0.4
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20
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200
/300
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3
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10
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表2 取样参数
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励磁磁势（AN）
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沉积流量（ml/min）
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取样量(ml)
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取样周期(min)
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大、小磨粒
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1200
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2ml/min
|
4ml
|
12
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实验内容提要：
1) 了解在线图像可视铁谱的工作原理；
2) 了解球盘磨损机的结构及其工作原理；
3) 将已制备好的盘试样安装到磨损机上，根据实验要求调节轨道半径，并加载；
4) 根据实验要求设置在线图像可视铁谱的工作参数，调节供油泵的转速；
5) 打开磨损机，根据实验要求，调节磨损机转速，用在线图像可视铁谱进行球盘磨损实验的在线监测；
6) 由在线图像可视铁谱监测得到球盘磨损的IPCA曲线，得出盘试样磨损状态的变化过程。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：
蠕动泵（BT50-1J） 1台
球盘磨损机 1台
带蠕动泵的在线图像可视铁谱仪 1台
PC机 1台
五、 实验成绩的考核与评定办法
根据实验的认真程度、实验报告完成质量和当场考核的成绩，对学生的实验成绩作综合评定。
每个实验的实验认真程度占30%，实际操作水平30%，实验报告质量40%。
实验成绩分：优、良、中、及格、不及格。
大纲制定者：董光能 毛军红 曾群锋
大纲校对者：陈 渭
大纲审定者：陈 渭
大纲批准者：陈 渭
教学实验基本信息汇总表
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序
号
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课程名称
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课程
编码
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性质
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开课学期
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必修或选修
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实验项目名称
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实验内容提要
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学时
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类型
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每组
人数
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适用
专业
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必做或选做
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实验室名称
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主要仪器设备
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1
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摩擦学
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MACH3458
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课程内实验
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6
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选修
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①摩擦磨损试样制备和表面表征技术
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用磨抛机抛光粗加工的试样，然后用超声波清洗以及用脱脂棉球擦拭，最后吹干或自然干燥；测试试样的表面粗糙度；用光学显微镜观察试样表面形貌
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3
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综合性
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5
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机自
|
必做
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摩擦学实验室
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磨抛机、超声波清洗机、光学显微镜以及粗糙度仪
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②摩擦磨损测试技术
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观察试样表面形貌、称量试样磨损前后的质量、测量摩擦系数以及计算试样磨损率
|
3
|
综合性
|
5
|
机自
|
必做
|
摩擦学实验室
|
光学显微镜、电子分析天平以及多功能摩擦磨损试验机
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③磨损状态的在线图像可视铁谱监测
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安装试盘，设置在线图像可视铁谱的工作参数，调节磨损机转速，用在线图像可视铁谱仪监测球盘磨损实验过程，得出磨损状态的变化过程。
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2
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综合性
|
5
|
机自
|
必做
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摩擦学实验室
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磨损试验机，在线图像可视铁谱仪
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2
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3
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注：
1、序号应和课程名称一致，实验项目名称中的①②③号应与《实验教学的内容与基本要求》中的实验项目顺序一致。
2、课程名称、实验项目名称要准确规范,一律不得简写。
3、课程编号、课程名称、学时、实验项目必须与我校本科课程教学大纲一致。
4、实验内容提要在200字以内。
5、学时累计数要与实验总学时相同。
6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。
①设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。
②综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
7、性质是指课程内实验、独立设置的实验课（具有独立的课程和学分）。
8、每组人数指实验时学生使用每台（套）实验仪器的人数。
9、表格内标题黑体五号；表格内内容，宋体五号；实验教学
