7.1 表面粗糙度概述 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

第7章 表面粗糙度 表面粗糙度概述 7.1 表面粗糙度的选用 7.2 能力训练与拓展  思考题  7.1 表面粗糙度概述 认识表面粗糙度 机械零件加工过程中，由于刀痕、切屑分离时金属产生塑性变形、机床振动、被加工表面摩擦等使被加工零件表面产生微小峰谷相间的起伏不平的痕迹。零件表面的这种微观几何形状误差被称为微观不平度，它常用表面粗糙度来衡量。峰谷起伏越小，表面越粗糙度值越小，表面也就越光滑。 7.1.1 表面粗糙度的术语 7.1.2 表面粗糙度的评定参数 表面粗糙度对零件的影响 （1）影响零件表面的耐磨性。一方面，零件接触时，实际接触面是表面不平的峰顶处，表面越粗糙，实际的接触面积就越小。同等压力作用下，单位压力就越大。甚至会产生塑性变形，峰顶处折断或剪切等，使磨损加快；另一方面，如果采用的表面粗糙度太小，制造成本增加，且金属分子间吸附力增加，润滑油能存储形成干摩擦，最后形成胶合状态同样会加剧磨损。 表面粗糙度对零件的影响 （2）影响配合的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了连接强度。这对于那些配合稳定性要求高，配合过盈量、间隙量小的高速重载设备影响更显著。 表面粗糙度对零件的影响 （3）影响零件的抗疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。 表面粗糙度对零件的影响 （4）影响零件的抗腐蚀性。粗糙零件的表面易使腐蚀性液体或气体渗入零件表面内层而锈蚀。另外峰谷间藏污纳垢，容易引起化学腐蚀和电化学腐蚀。 表面粗糙度对零件的影响 （5）影响零件间的密封性。粗糙零件静力密封时，液体或气体容易通过接触面间的缝隙渗出；动力密封时，表面粗糙度参数值过小，否则容易破坏油膜，摩擦磨损加剧。 表面粗糙度对零件的影响 此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。 7.1.1 表面粗糙度的术语 1．轮廓滤波器 轮廓滤波器是滤去某些波长成分，保留所需表面成分的处理方法。轮廓滤波器是把轮廓分成长波、中波、短波三种成分，共有λs、λc和λf三种。简单地说就是：λs滤波器滤去中、短波，保留表面总轮廓信息，即确定存在于表面粗糙度和比它更短波成分之间界限；λc滤波器滤去中、长波，保留表面粗糙度信息；λf滤波器滤去短波和长波，保留波纹度信息。 2．取样长度 是为了限制和削弱表面波纹度和几何误差对表面粗糙度测量结果的影响，评定表面粗糙度时所规定一段基准线长度。取样长度过长，测量结果可能包含波纹的成分；取样长度过短，不能全面客观的反映表面粗糙度的实际情况。评定表面粗糙度轮廓的取样长度lr与λc滤波器的截止波长相等，一般应包含5个及以上的峰和谷。显然取样长度lr与表面粗糙度的高低有关，表面越粗糙，取样长度lr越大，且取样长度lr的走向应与轮廓走向相同。 7.1.1 表面粗糙度的术语 3．评定长度  评定长度ln是评定轮廓所必须的一段长度，它可包括一个或几个取样长度。由于零件表面各部分的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。评定长度ln一般包含5个取样长度lr，如图7-2所示。 7.1.1 表面粗糙度的术语 图7-2 取样长度和评定长度 4．基准线 采用光学仪器测量时，常用轮廓的算术平均中线作为基准线。 在取样长度范围内，使轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和为最小的线为轮廓的最小二乘中线。采用光学仪器测量并用计算机辅助计算时，常常采用轮廓的最小二乘中线作为基准线。 7.1.1 表面粗糙度的术语 图7-3 轮廓算术平均中线和最小二乘中线 7.1.2 表面粗糙度的评定参数 为定量评定表面粗糙度的轮廓，国标规定了表面微观几何形状的高度、间距和形状三方面的特征和相关参数。评定时采用幅度参数、间距参数和混合参数，其中幅度参数是基本参数，间距参数和混合参数是附加参数。而幅度参数列入了轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz。有粗糙度要求的表面必须选择一个幅度参数，表面粗糙度在0.025～6.3μm时，推荐选用Ra，其余选用Rz。附加参数不能单独选用，只能作为幅度参数的附加参数，表面有特殊功能要求时选用。 1．幅度参数 （1）轮廓算术平均偏差Ra：在一个取样长度（lr）内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值，如图7-4所示。 图7-4 1．幅度参数 （2）轮廓最大高度Rz：在一个取样长度（lr）内，轮廓峰顶线Rp和谷底线Rv之间的距离，即Rz=Rp+Rv，如图7-3所示。 图7-3 轮廓算术平均中线和最小二乘中