专题二 机械零件强度、摩擦与磨损（讲义）浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版）考纲讲练测

编写说明：本套资料依据所提供的浙江省机械类《机械基础》考纲摘录和《机械基础》第3版（李世维、顾淑群主编，高等教育出版社）编写。专题二按规划作基础串讲；题型、题量沿用指定模板用于教学训练，实际考试要求以官方文件为准。 浙江省机械类 《机械基础》考纲讲练测 专题二 机械零件强度、摩擦与磨损 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 本专题为机械零件强度、摩擦与磨损，所供考纲未单列。 按规划定性理解载荷、应力、常见失效及摩擦磨损。 辅助材料、轴及传动零件学习，不安排独立强度计算。 二、微目标拆解 能区分载荷与应力及其变化特征。 能用使用要求判断零件是否失效。 能辨认静应力、交变应力下的强度问题。 能按润滑状态区分常见摩擦类型。 能解释三个磨损阶段的特点及影响。 能结合轴承、带和蜗杆辨认磨损与摩擦作用。 三、考情提示 选择题训练载荷、失效与摩擦状态的区别，先找分类依据及题设条件。 填空题训练应力、边界摩擦、磨损阶段和点蚀等术语，注意规范表达。 综合题以带传动、蜗杆副和轴承为情境，训练损伤辨认及维护理由表达。 题型、题量沿用专题一模板用于教学训练；本专题为基础串讲，不据此推定真题频率。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 载荷、应力与变化特征 【知识再现】载荷是机械零件在使用和制造过程中受到的力的作用。零件受载后产生内力，单位面积上的内力称为应力。载荷与应力描述的对象不同，应力常用单位为MPa。 【讲解】大小、方向不随时间变化或变化缓慢的是静载荷；短时间内以较高速度作用的是冲击载荷；大小或方向随时间周期性变化的是交变载荷。应力也要按随时间的变化区分静应力与变应力。判断时应跟踪零件上的同一点，例如轴在方向不变的横向载荷作用下转动，该点的弯曲应力仍可交替变化。因此不能把载荷不变直接等同于应力不变，也不能把载荷数值当作应力数值。 图2-1 载荷、内力与应力的联系 【易错提醒】载荷作用在零件上，应力描述零件内部的受力强弱。静载荷也可能引起变应力，判断应力变化必须明确所观察的位置与运动状态。 要点：载荷：零件受到的力的作用 要点：应力：单位面积上的内力 要点：载荷分类看随时间的变化 要点：静载荷也可能产生变应力 1. 下列记录中，可用来表示应力数值的是（ ）。 A. 80 MPa B. 80 N C. 80 mm D. 80 s 【答案】A 【解析】MPa是应力单位；N是力的单位，mm和s分别表示长度与时间。 2. 大小或方向随时间周期性变化的载荷称为交变载荷。 【答案】√ 【解析】周期性变化是辨认交变载荷的关键条件。 知识点2 工作能力、强度与失效 【知识再现】零件丧失工作能力或达不到要求的性能称为失效；不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。常见失效有断裂、过量变形和表面失效，强度是承载能力的重要指标。 【讲解】静应力下，强度不足的主要失效形式为断裂或塑性变形；交变应力下，应关注疲劳断裂。接触而无相对运动的表面承受挤压，应注意压溃和塑性变形。齿轮齿面、滚动轴承等局部接触部位反复受载时，还应关注接触疲劳：裂纹扩展后表层材料剥落，形成点蚀。零件尚未断开，但变形过大、配合间隙超限或打滑而不能完成规定任务，也可能已经失效。判断必须联系具体工况和使用要求。 图2-2 常见失效及不同工况下的强度关注点 【易错提醒】没有断裂不代表没有失效。疲劳断裂与表面疲劳点蚀要分清；后者是接触表面的局部材料脱落，不能一律描述为零件整体折断。 要点：失效以使用性能为判断依据 要点：静应力下防断裂、塑性变形 要点：交变应力下关注疲劳断裂 要点：接触疲劳可造成表面点蚀 3. 零件没有断裂，但过量变形导致无法正常工作，此时应判为（ ）。 A. 仍完全正常 B. 已经失效 C. 只发生磨合 D. 一定属于干摩擦 【答案】B 【解析】失效包括达不到规定性能，并不限于断裂。 4. 只要机械零件没有折断，就一定没有失效。 【答案】× 【解析】过量变形、过度磨损或打滑也可能使零件失效。 知识点3 摩擦类型与润滑状态 【知识再现】摩擦是两物体接触表面阻碍相对运动的机械阻力，相互摩擦的两个物体称为摩擦副。按运动形式分滑动摩擦与滚动摩擦；按润滑状态分固体、液（气）体和混合摩擦。 【讲解】按运动状态还可分静态、临界（启动）、动态和惯性摩擦。干摩擦中表面直接接触；边界摩擦中有极薄吸附膜，膜容易破裂，二者属于固体摩擦。液（气）体摩擦靠一定压力和厚度的流体膜完全隔开两表面；混合摩擦兼有固体与流体摩擦。滑动、滚动是运动形式，不能代替润滑分类。带传动利用摩擦传力，轴承和蜗杆副则要关注减摩散热，应按部位功能分析。 图2-3 四种润滑摩擦状态的判别 【易错提醒】加了润滑油不一定就是液体摩擦，要看表面是否被流体膜完全隔开。带与带轮靠摩擦传力，不能把降低摩擦当成所有部位的共同目标。 要点：先明确按运动还是润滑分类 要点：干摩擦、边界摩擦属固体摩擦 要点：完全隔开的流体膜是判据 要点：利用摩擦与减少摩擦因部位而异 5. 两接触表面被具有一定压力和厚度的油膜完全隔开，应判为（ ）。 A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 液体摩擦 D. 无润滑摩擦 【答案】C 【解析】表面被流体膜完全分隔是液体摩擦的主要条件。 6. 普通带传动可以利用带与带轮之间的摩擦传递运动和动力。 【答案】√ 【解析】该场合需要利用摩擦，不能一概要求消除摩擦。 知识点4 磨损过程与使用影响 【知识再现】磨损是运动副表面材料在摩擦过程中逐渐损耗的现象，可用体积、质量或厚度变化衡量。通常经历磨合、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段，影响精度、可靠性及使用寿命。 【讲解】磨合初期实际接触面积小，局部载荷较大，磨损速度较快；表面峰尖逐渐磨平后，实际接触面积增大，磨损率降低。稳定磨损阶段以平稳而缓慢的速度继续磨损，是应尽量延长的正常使用阶段。进入剧烈磨损阶段后，间隙增大，动载荷、噪声和振动可能加剧，需要停机检查并按要求维修或更换零件。磨合有益不等于磨损越多越好，稳定也不表示磨损量保持不变。 图2-4 磨损过程及磨合前后的表面变化 【易错提醒】磨损曲线表示累计磨损量随时间的变化，曲线较平缓只说明磨损速度较慢。不能把稳定磨损理解为零磨损，也不能把异常振动当成正常磨合。 要点：磨合：由较快逐步趋缓 要点：稳定磨损：缓慢而持续 要点：剧烈磨损：间隙与振动加剧 要点：合理维护旨在延长稳定阶段 7. 机件正常使用时，磨损以平稳而缓慢速度发展的阶段是（ ）。 A. 装配前阶段 B. 磨合初期 C. 剧烈磨损阶段 D. 稳定磨损阶段 【答案】D 【解析】稳定磨损仍在持续，其特点是速度较慢且平稳。 8. 合理磨合能使实际接触面积增大，为稳定磨损创造条件。 【答案】√ 【解析】磨合会使表面峰尖逐渐磨平，磨损率随之降低。 知识点5 磨损机理与典型辨认 【知识再现】按机理，磨损主要分为黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和冲蚀磨损。辨认时要结合接触运动、颗粒、介质与表面损伤证据，实际磨损常是多种形式的复合。 【讲解】黏着磨损源于局部黏着及相对滑动中的材料转移，严重时会咬死；磨粒磨损由进入表面间的颗粒产生微切削，常见沟纹。疲劳磨损与反复接触应力有关，可出现点蚀；腐蚀磨损由化学或电化学作用与相对运动共同造成材料损失。含硬质微粒的流体冲击固体表面，可引起冲蚀磨损。轴承或蜗杆副异常时，应把润滑、清洁和损伤特征联系起来；不能仅凭一张照片就排除其他磨损机理。 【易错提醒】磨粒磨损侧重颗粒在接触表面间的微切削，冲蚀磨损侧重含颗粒流体的冲击。点蚀属于接触疲劳现象，表面出现沟纹则还要核查颗粒因素。 要点：黏着：材料转移，严重时咬死 要点：磨粒：颗粒犁削产生沟纹 要点：疲劳：反复接触造成点蚀 要点：腐蚀与冲蚀要区分作用介质 9. 同一零件实际发生的磨损，可能是多种磨损形式共同作用的结果。 【答案】√ 【解析】教材说明实际磨损多数为基本形式的复合。 10. 含硬质微粒的高速水流长期冲击输送管道内壁，主要引起（ ）。 A. 单纯黏着磨损 B. 冲蚀磨损 C. 正常磨合 D. 静应力断裂 【答案】B 【解析】流体中的硬质微粒反复冲击固体表面，是冲蚀磨损的典型条件。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 怎样区分载荷与应力？ 【答案】载荷是零件受到的力的作用；应力是单位面积上的内力。力可用N表示，应力常用MPa表示，两者不能混为一谈。 2. 静载荷、冲击载荷和交变载荷各有什么特点？ 【答案】静载荷大小、方向不变或变化缓慢；冲击载荷短时高速作用；交变载荷大小或方向随时间周期性变化。 3. 什么是失效？常见表现有哪些？ 【答案】丧失工作能力或达不到要求的性能就是失效，常见表现为断裂、过量变形及过度磨损、打滑等表面失效。 4. 静应力、交变应力和反复接触应力分别应关注什么？ 【答案】静应力下关注断裂与塑性变形；交变应力下关注疲劳断裂；反复接触应力下关注接触疲劳及点蚀。 5. 按润滑状态如何区分摩擦？ 【答案】固体摩擦包括干摩擦与边界摩擦；液（气）体摩擦由流体膜完全分隔表面；混合摩擦兼有固体与流体摩擦。 6. 磨损过程的三个阶段及特点是什么？ 【答案】磨合阶段由较快逐步趋缓；稳定阶段缓慢而持续；剧烈阶段磨损加剧，间隙、动载荷、噪声和振动可能增大。 7. 五类磨损分别抓住哪些辨认线索？ 【答案】黏着看材料转移；磨粒看颗粒犁削；疲劳看反复接触与点蚀；腐蚀看介质反应；冲蚀看含颗粒流体冲击。 8. 如何联系带传动、轴承和蜗杆副理解摩擦？ 【答案】带传动需要利用摩擦传力；轴承和蜗杆副需要合理润滑、减摩与散热。应按具体功能和接触状态分析，不能一律涂油或消除摩擦。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 零件在静载荷作用下，其任意一点的应力都必定不随时间变化。 【答案】× 【解析】旋转轴在固定方向横向载荷作用下，某点仍可产生交变弯曲应力。 2. 锻锤在短时间内以较高速度作用于工件，工件所受的载荷属于（ ）。 A. 静载荷 B. 缓慢变化载荷 C. 冲击载荷 D. 无载荷 【答案】C 【解析】短时、高速作用是教材对冲击载荷的描述。 3. 零件因过度磨损而达不到精度要求，即使未断裂也可能失效。 【答案】√ 【解析】是否失效取决于能否满足使用要求。 4. 齿面在反复接触应力作用下出现疲劳裂纹，材料剥落形成小坑，属于（ ）。 A. 疲劳磨损 B. 纯静载荷变形 C. 单纯热膨胀 D. 正常装配间隙 【答案】A 【解析】反复接触引起表层材料剥落，是疲劳点蚀的形成过程。 5. 检测报告注明某处应力为40 MPa，以下哪项同样使用应力单位（ ）？ A. 40 N B. 60 MPa C. 40 mm D. 60 s 【答案】B 【解析】MPa可表示应力；N、mm、s分别是力、长度、时间单位。 6. 只要在摩擦副中加入润滑油，两表面就一定不会直接接触。 【答案】× 【解析】边界或混合摩擦仍可能存在固体表面接触。 7. 按接触表面的润滑状态分类，兼有固体摩擦和液体摩擦的是（ ）。 A. 滚动摩擦 B. 干摩擦 C. 纯液体摩擦 D. 混合摩擦 【答案】D 【解析】混合摩擦同时具有两种摩擦状态的特点。 8. 在两相对滑动表面之间发现硬质颗粒及犁削沟纹，首先应考虑（ ）。 A. 正常弹性恢复 B. 单纯静应力 C. 磨粒磨损 D. 无磨损状态 【答案】C 【解析】颗粒对较软表面的微切削是磨粒磨损的主要特征。 [环节6 高考模拟题] 以下题目依据教材与专题规划自编，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 一根转轴受方向固定的横向力并持续转动。判断某点应力是否变化，应采用（ ）。 A. 跟踪同一点随转动的受力状态 B. 只看外力方向是否固定 C. 只看轴的外观颜色 D. 认定静载荷下应力必不变 【答案】A 【解析】应跟踪同一材料点随转动经历的受力状态，不能只看外力方向。 2. 某蜗杆副仅有极薄吸附膜，局部膜破裂后两表面接触。按润滑状态属于（ ）。 A. 纯液体摩擦 B. 无接触传动 C. 边界摩擦 D. 按润滑分的滚动摩擦 【答案】C 【解析】极薄吸附膜是边界摩擦的特征，并非完全分隔的流体膜。 3. 滚动轴承的局部接触部位反复受载，应关注接触疲劳引起的点蚀。 【答案】√ 【解析】滚动体与套圈接触区域可能发生接触疲劳磨损。 4. 普通带传动发生打滑，某同学建议在带与带轮接触面涂油，合理评价是（ ）。 A. 任何部位涂油都可防打滑 B. 该建议会削弱所需摩擦 C. 涂油可把带变成刚性齿轮 D. 打滑与接触面状态无关 【答案】B 【解析】该传动依靠摩擦传力，涂油会降低所需摩擦并可能加剧打滑。 5. 磨损过程进入稳定阶段后，累计磨损量就应始终保持不变。 【答案】× 【解析】稳定阶段仍在以较慢而平稳的速度磨损。 6. 新减速器按要求磨合后，表面峰尖趋于平缓，主要说明（ ）。 A. 零件完全不再磨损 B. 已进入剧烈磨损 C. 必须立即判定报废 D. 实际接触条件得到改善 【答案】D 【解析】合理磨合改善接触条件，为较长的稳定磨损阶段创造条件。 7. 判断磨损类型时，一旦看到表面损伤，就能认定只有一种磨损机理。 【答案】× 【解析】实际磨损常为复合形式，还需结合运动、颗粒及介质证据。 8. 某运动副在含酸及水分环境中发生表面反应，并在相对运动中损失材料，属于（ ）。 A. 腐蚀磨损 B. 正常磨合的唯一表现 C. 单纯冲击载荷 D. 材料无损的弹性变形 【答案】A 【解析】化学或电化学作用与运动共同造成材料损失，符合腐蚀磨损。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 机械零件丧失工作能力或达不到要求的性能，称为_______。 【答案】失效 【解析】判据是使用功能和性能要求，而不只是有无断裂。 2. 零件受载后，单位面积上的内力称为_______。 【答案】应力 【解析】应力反映内部受力的强弱，常用单位为MPa。 3. 仅有极薄吸附润滑膜、膜易破裂的状态称为_______摩擦。 【答案】边界 【解析】边界摩擦仍可能有表面直接接触。 4. 磨合与剧烈磨损之间，机件通常经历_______磨损阶段。 【答案】稳定 【解析】此阶段磨损速度缓慢而平稳，仍存在材料损耗。 5. 颗粒在较软表面犁削出沟纹，这种磨损称为_______磨损。 【答案】磨粒 【解析】硬质颗粒引起的微切削是其典型机理。 6. 反复接触应力使材料剥落并在表面形成小坑，这种现象称为疲劳_______。 【答案】点蚀 【解析】疲劳点蚀属于接触疲劳引起的表面失效。 [环节8 课堂小结] 复习建议：按“分载荷—判失效—辨摩擦—认磨损”的顺序复习，并结合题设证据说明理由。 受力主线：载荷是力的作用，应力是单位面积上的内力；静载荷也可能产生变应力。 失效主线：断裂、过量变形及表面失效都要关注；判断依据是能否满足使用要求。 摩擦主线：先区分运动形式与润滑状态，再判断应利用摩擦还是减少摩擦损耗。 磨损主线：磨合、稳定、剧烈依次认识；按黏着、磨粒、疲劳、腐蚀、冲蚀辨认机理。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $