周怡琳24/12/24第2章接触电阻理论1接触电阻的形成过程复杂，需探讨的课题：1.金属接触时的界面状况2.压力与变形的规律3.实际接触点分布与接触电阻的关系4.影响接触电阻的各种因素24/12/24第2章接触电阻理论2一、金属表面的微观形态1.机械加工的表面在显微镜里观察都是凸凹不平的；2.表面特征的参数–波度–粗糙度：例–与磨损有关：峰顶高度、峰顶斜率、峰顶半径–与润滑剂储存有关：谷底深度、宽度24/12/24第2章接触电阻理论3◦定义表面粗糙度根据表面轮廓波形图，可以用微观凸丘的高度z和其峰顶曲率半径r的统计平均值来定义加工表面的粗糙度，或简单地可用凸丘的高来定义加工表面的粗糙度。Greenwood和Williamson对不同加工方法的钢表面测得的微观凸丘高z的平均值列入表中，标准偏差约为25％。凸丘斜度约5度以内，即凸丘峰顶的平均曲率半径为凸丘高的几倍到100倍。加工方法布轮抛光刮净磨光车冲z/mm0.1161010024/12/24第2章接触电阻理论41.加工对表面形貌的影响①同种材料用不同的加工方法或两种重叠的加工方法所得的名义平面表面，其表面轮廓波形图都是不同的；多次加工，同一部位多次累积，加工部位随机分布，高度分布大体是正态分布：喷砂处理、电镀表面。表面一次加工，既不重复累积，又不随机分布：车削表面受某最大尺寸控制：磨床虽然表面高度分布不一定是正态的，但从平均中心线以上的微观峰顶高度大体是正态分布。②在一定加工方法所得到的同一表面上，沿两个垂直坐标所得的轮廓图不一定完全相同，取决于加工工艺。2.表面形貌的测量：三维轮廓表示24/12/24第2章接触电阻理论51.两清洁金属表面接触◦假设条件：实际粗糙金属表面，去掉表面膜，当两金属面接触时，如果材料硬度无限大(理想刚体)，则无论外加接触力有多大，材料都不会产生任何变形。◦结果点接触：对于两圆柱面轴向交叉接触，实际接触点就只有一个线接触：对于两圆柱面轴向平行接触，实际接触点最多只有两个面接触：对于两平面接触，实际的接触点最多只有三个◦但材料实际硬度却不是无限大，在外力作用下，材料却会产生变形。接触力较小时,材料产生弹性变形，力超过一定限度，材料将产生塑性变形。24/12/24第2章接触电阻理论62.两实际接触面接触过程：◦两表面开始接触时，只有很少的实际接触点，实际接触面积非常小，单位实际接触面积受到的力非常大；◦起始接触点先产生弹性变形，然后向塑性变形过渡；◦当点的实际接触面增大，两金属间空隙部分相互靠近，继续产生新的实际接触点；◦最后，当总的实际接触面积扩大到支持力与外力平衡时,接触过程结束。24/12/24第2章接触电阻理论724/12/24第2章接触电阻理论83.基本概念◦名义接触面积◦机械接触斑点：实际发生机械接触的小面简称“接触斑点”◦导电斑点：由于金属表面一般都覆盖着不导电的膜层，因而在实际接触面内，只有少部分膜被压破的地方才能形成金属与金属的直接接触,电流实际上只能从这些更小的金属接触中通过，国际上通常称为“a-斑点”。24/12/24第2章接触电阻理论91.求理想光滑球体接触a斑点半径◦分析外加接触力与实际接触面积之间的关系，常借用①理想光滑球体受力变形的赫芝公式②或刚性球对平面做压痕实验定义的材料硬度关系。24/12/24第2章接触电阻理论103121111143))((222121rrEEPa24/12/24第2章接触电阻理论11①由赫芝公式导出实际接触面Ab半径a具有r1和r2的两理想光滑弹性球相互接触，在接触力P的作用下产生弹性形变，（2-1）E1,E2：两球材料的弹性模量ν1,ν2：两球材料的泊松比32311123)(43222121ErPrPaEE24/12/24第2章接触电阻理论12•球面对无限大平面接触，且材料相同r1=r，r2=∞E1=E2=Eν1=ν2=ν则(2-1)变成（2－1）又因为νFe=0.28，νCu=0.36，νAg=0.39近似ν取平均值为0.3，则（2－2）3Pr109.1Ea2235.1xaaPp24/12/24第2章接触电阻理论13②压力在接触圆平面上，单位面积受力不均匀，距实际接触面Ab中心x处的压力为：（2－3）点圆Ab的中心点，压力最大，为平均压力的1.5倍（2－4）paPp5.15.12max24/12/24第2章接触电阻理论14③触...
