机械设计基础第二章 摩擦、磨损及润滑
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。
二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。
但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。
a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2知识分享
（4）飞溅润滑装置
• 当回转件的圆周速度较大 （5m/s<v<12m/s）时，润 滑油飞溅雾化成小滴飞起 ，直接散落到需要润滑的 零件上，或先溅到集油器 中，然后经油沟流入润滑 部位，这种润滑方式称为 飞溅润滑。
• 齿轮减速器中的轴承常采 用这种润滑方法
粘度与温度和压力的关系
1. 粘度与温度的关系
• 粘度随温度的升高而降低 • 粘度随温度变化小，粘-温性
能好。
2. 粘度与压力的关系
• 只有在压力超过20MPa时，粘 度才随压力的增大而增大， 高压时更明显。
2.2.1.2 润滑脂的分类和主要质量 指标
• 润滑脂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等 金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或 干油。
2.2.2 润滑方法和润滑装置
• 机械设备的润滑，主要集中在传动件和支承 件上，各零部件的润滑将在相关章节中学习 ，这里仅介绍常见的润滑方法和润滑装置
• 机器的润滑方法有分散润滑和集中润滑两大 类。
• 分散润滑是各个润滑点各自单独润滑，这种 润滑可以是间断的或连续的，压力润滑或无 压力润滑
• 集中润滑是一台机器的许多润滑点由一个润 滑系统同时润滑
恩氏度（˚ Et） ——中国惯用 常用的有： 赛氏通用秒（SUS） ——美国惯用
雷氏秒 ——英国惯用
运动粘度与条件粘度之间的换算关系：
当 1 .3 5 E t≤ 3 .2 时 V t ， 8 .0 E t 8 .E 6 t 4cSt 当 E t 3 .2 时， V t 7 .6 E t 4 E .0 t cSt 当 ° E t> 1 .2 时 6 ， V t= 7 .1 ° E t4 cSt
机械设计基础机械系统的润滑与密封设计
机械设计基础机械系统的润滑与密封设计机械系统的润滑和密封设计在机械工程领域中起着至关重要的作用。
合理的润滑设计可以减少机械零部件的摩擦和磨损，延长机械的使用寿命；而有效的密封设计则可以防止机械系统内外介质的泄漏，确保机械系统的正常运行。
本文将从润滑和密封两个方面进行讨论。
一、润滑设计润滑设计是指在机械系统中采用合适的润滑方式和润滑剂，以减小机械零部件的摩擦系数，降低机械磨损和能量损失的过程。
1.1 润滑方式的选择在润滑设计中，应根据机械系统的工作条件和要求选择合适的润滑方式，常见的润滑方式有干摩擦润滑、润滑膜润滑和混合润滑。
1.2 润滑剂的选择不同的机械系统需要选择不同的润滑剂，常见的润滑剂有液体润滑剂和固体润滑剂。
在选择液体润滑剂时，应考虑机械系统的工作温度、压力和速度等因素；而在选择固体润滑剂时，则应根据所需的耐磨性和耐高温性来选用。
二、密封设计密封设计是指在机械系统中采用合适的密封结构和材料，以防止介质的泄漏和外界物质的侵入。
2.1 密封结构的选择在密封设计中，应根据机械系统的工作条件和要求选择合适的密封结构。
常用的密封结构有梯形密封、O型密封和机械密封等。
不同的密封结构适用于不同的工作环境和工作压力。
2.2 密封材料的选择密封材料的选择直接影响到机械系统的密封性能和使用寿命。
在选择密封材料时，应根据介质的性质、温度和压力等因素来选择合适的材料。
常见的密封材料有橡胶、金属和高分子材料等。
三、润滑与密封的综合设计润滑和密封是机械系统中密切相关的两个方面，二者的综合设计可以取得更好的效果。
3.1 润滑与密封的协同作用在机械系统中，润滑剂有助于降低摩擦系数，从而减少能量损失和磨损。
而密封结构则可以防止润滑剂的泄漏和外界杂质的侵入，保证润滑效果的持久。
3.2 润滑与密封的优化设计通过合理的润滑与密封设计，可以提高机械系统的工作效率和使用寿命。
例如，在高速摩擦部位采用自润滑材料，并配备合适的密封结构，能够有效降低能量损失和磨损。
摩擦与润滑
摩擦与润滑1、基本概念基本概念基本概念基本概念摩擦学：摩擦学（Tribology）一词是1966年才开始使用的，是研究相互作用表面发生相对运动时的有关科学、技术和实践的一门综合性科学技术，其基本内容就是研究机械中的摩擦、磨损和润滑问题。
摩擦：两个相互作用的物体在外力作用下发生相对运动时所产生的阻碍运动的阻力称为“摩擦力”，这种现象称之为“摩擦”。
磨损：摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面上材料的迁移或脱落过程称之为磨损。
润滑：在两物体相对运动表面之间施加润滑剂，以减少接触表面间的摩擦和磨损。
2、基本原理：摩擦原理的早期认识及基本观点：答：凹凸说：1、认为摩擦的起因是一个凸凹不平的表面沿另一‘表面上的微凸物体上升所作的功，也就是说摩擦是由于表面凸凹不平而引起，即摩擦的凹凸学说。
2、库仑在解释摩擦起因时，他认为首先是接触表面凹凸不平的机械啮合力，其次是分子之间的粘附力。
虽然，他已认识到粘附在摩擦于可能起一定作用．但是次要的，粗糙表面的微凸体才是主要的。
粘附说：1、摩擦粘附说：认为摩擦力的真正原因在于接触摩擦区两表面之间的分子粘附作用。
2、表面分子吸引力理论：认为摩擦是接触表面分子间相互排斥力与相互吸引力的作用结果。
3、分子机械摩擦理论：认为机械与分子吸附是摩擦之源。
摩擦与接触面微凸体的弹塑性变形、微凸体相遇时的剪切、犁沟以及接触面分子吸引有关。
4、近代被公认的摩擦粘附理论：认为表观接触面积与真实接触面积差别很大，而且真实接触面积还会随摩擦条件而变化，两微凸体之间因存在吸附力而形成接点。
摩擦力应为剪断金属之间接点所需的力与硬金属表面微凸体在软金属表面犁沟所需力之和。
这一理论最初应用于两种金属之间的摩擦，现在，已深入到非金属等许多其他材料。
第一章表面性质与表面接触1、为什么在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好？答：液体的表面张力越小，接触角越小，固体表面就越容易被液体表面浸润。
一般认为，液体的表面张力小于固体的表面张力即可润湿固体表面，所以在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好。
机械零件的摩擦磨损和润滑
流体静力润滑
流体润滑 流体动力润滑
润
弹性流体动力润滑
滑 边界润滑
混合润滑
§0－3 机械零件旳摩擦、磨损和润滑
1、流体润滑 （1）流体静力润滑是利用外部供油系统
将 高压油强行输入摩擦副表面之间，依托 静压承载油膜把两表面完全隔开，从而取 得流体润滑。
§0－3 机械零件旳摩擦、磨损和润滑
2、流体动力润滑是借助于相对速度而产生旳粘性流体 膜将摩擦副旳两摩擦表面完全隔开，由润滑油本身产 生旳压力来平衡外载荷。
§0－3 机械零件旳摩擦、磨损和润滑
（4）腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性旳气体、液体旳侵
蚀而产生旳表面破坏，如化工行业制酸、 碱设备旳零件损坏是因为酸碱腐蚀反应而 造成旳。所以一般化工企业采用不锈钢材 料作为机器旳零件 。
§0－3 机械零件旳摩擦、磨损和润滑
2、磨损过程
任何相对运动，虽然润滑条件再好，也不可防止地 会出现正常旳磨损。磨损分为三个阶段：即阶段磨合、 稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。经过机械加工后旳表面， 不论其表面粗糙度值很小，也达不到磨合后旳原则，所 以相对运动旳表面必然要经过正常旳磨合阶段。 如新出厂汽车旳磨合期为2023km，表白2023km之后，各 运动表面进入正常磨损阶段，该阶段旳长短标志着机器 旳使用寿命。机器旳质量越高，其稳定磨损阶段越长， 使用旳寿命越长。
§0－4本课程旳学习任务和要求
一、学习任务
1、掌握机械基本知识和技能； 2、为学习专业技术知识作准备； 3、养成严谨、敬业旳工作作风。
二、学习要求
1、能对构件作受力分析，判断基本变形； 2、了解常用材料旳性能、牌号、特点； 3、熟悉机构旳构造、特征； 4、熟悉常用零件旳特点，读懂精度旳标注； 5、熟悉气、液压传动旳特点，读懂元件苻号、基本回 路。 6、理论联络实践。
机械设计基础第二章摩擦、磨损及润滑
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2020/5/29
课件
3、表面疲劳磨损
两摩擦表面为点或线接触时、由于局部的弹性变 形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副 如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表 层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金 属脱落，形成许多月牙形的浅坑，这种现象称为疲劳 磨损，也称点蚀。
第二章 摩擦、磨损及润滑
§2—1 摩擦与磨损
各类机器在工作时，其各零件相对运动的接触部分都存在着 摩擦，摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。摩擦不仅消 耗能量，而且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。据统计，世 界上l／3~1／2的能源消耗在摩擦上，而各种机械零件因磨损失 效的也占全部失效零件的一个以上。磨损是摩擦的结果，润滑则 是减少摩擦和磨损的有力措施，这三者是相互联系不可分割的。
h0 hmin
2、弹性流体动力润滑 v1 v2
p 弹性流体动力
润滑油压分布
赫兹压力分布
v1
x O
v2 缩颈
节流间隙 (油膜厚度 )
3、流体静力润滑
油腔 节流器 (补偿元件)
油泵 油箱
四、润滑方法和润滑装置
油润滑的方法多种多样，其分类标准大概有两种：集中润滑 或分散润滑。
分散润滑比集中润滑简便。集中润滑需要一个多出口的润滑 装置供油，而分散润滑中各摩擦剔的润滑装置则是各自独立的。
粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、 撕脱、咬死。
合理地选择配对材料(如选择异种金属)，采用表面处理(如 表面热处理、喷镀、化学处理等)，限制摩擦表面的温度，控制 压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等，都可减轻粘着磨 损。
机械设计基础机械设计中的润滑与密封技术
机械设计基础机械设计中的润滑与密封技术机械设计基础：机械设计中的润滑与密封技术在机械设计中，润滑和密封技术是非常重要的环节。
润滑可以减少机械零件之间的摩擦和磨损，延长机械的使用寿命；而密封可以保证机械设备的工作环境不受外界杂质和液体进入，保持机械系统的正常运转。
本文将讨论润滑和密封技术在机械设计中的应用。
润滑技术在机械设计中起着重要的作用。
首先，润滑可以减少机械零件间的摩擦和磨损，降低能量损耗。
在机械设备中，各个零件之间的运动摩擦会导致能量的损耗，而润滑剂能够在零件表面形成一层薄膜，降低摩擦系数，从而减小能量损耗。
其次，润滑可以降低机械设备的噪音和振动。
当机械零件间的摩擦减小，设备的振动和噪音也会相应减小。
此外，润滑还有助于降低机械零件的温度，提高设备的工作效率。
在机械设计中，常用的润滑剂包括液态润滑剂和固态润滑剂。
液态润滑剂主要是油，包括润滑油和润滑脂。
润滑油适合在高速运转的机械设备中使用，具有良好的润滑效果和散热性能。
润滑脂则适用于低速、重载、高温和潮湿环境下的机械设备，能够形成坚固的润滑膜，在恶劣条件下提供可靠的润滑效果。
固态润滑剂主要是高分子固体润滑剂，例如聚四氟乙烯（PTFE）和石墨。
这些固态润滑剂可以附着在摩擦表面上，起到润滑减摩的作用。
密封技术在机械设计中同样具有重要意义。
机械设备中的密封主要是为了防止粉尘、水分、液体等外界杂质进入机械系统，同时也用于阻止机械内部的液体或气体泄漏。
在液压和气动系统中，密封件的选择和设计是保证系统正常运行的关键。
常见的密封件包括密封圈、O型圈、骨架油封等。
这些密封件通过自身的弹性变形和气密性来保证机械设备的正常运转。
此外，还有涂层密封和焊接密封等技术，用于提高机械设备的密封性能。
在机械设计中，润滑和密封技术的应用要考虑到机械设备的工作环境和工作条件。
对于高速运转的机械设备，要选择适合的润滑剂和密封件，以保证设备的正常运行和延长使用寿命。
同时，还要定期维护和检查润滑和密封系统，确保其正常工作。
《机械设计基础》目录
《机械设计基础》目录第一章绪论11 机械设计的基本概念12 机械设计的发展历程13 机械设计的重要性及应用领域第二章机械设计的基本原则和方法21 机械设计的基本原则211 功能满足原则212 可靠性原则213 经济性原则214 安全性原则22 机械设计的方法221 传统设计方法222 现代设计方法223 创新设计方法第三章机械零件的强度31 材料的力学性能311 拉伸试验与应力应变曲线312 硬度313 冲击韧性314 疲劳强度32 机械零件的疲劳强度计算321 疲劳曲线和疲劳极限322 影响机械零件疲劳强度的因素323 稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算324 不稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算第四章摩擦、磨损及润滑41 摩擦的种类及特性411 干摩擦412 边界摩擦413 流体摩擦414 混合摩擦42 磨损的类型及机理421 粘着磨损422 磨粒磨损423 疲劳磨损424 腐蚀磨损43 润滑的作用及润滑剂的选择431 润滑的作用432 润滑剂的种类433 润滑剂的选择第五章螺纹连接51 螺纹的类型和特点511 螺纹的分类512 普通螺纹的主要参数52 螺纹连接的类型和标准连接件521 螺纹连接的类型522 标准连接件53 螺纹连接的预紧和防松531 预紧的目的和方法532 防松的原理和方法54 螺纹连接的强度计算541 松螺栓连接的强度计算542 紧螺栓连接的强度计算第六章键、花键和销连接61 键连接611 平键连接612 半圆键连接613 楔键连接614 切向键连接62 花键连接621 花键连接的类型和特点622 花键连接的强度计算63 销连接631 销的类型和用途632 销连接的强度计算第七章带传动71 带传动的类型和工作原理711 平带传动712 V 带传动713 同步带传动72 V 带和带轮721 V 带的结构和标准722 带轮的结构和材料73 带传动的工作情况分析731 带传动中的力分析732 带的应力分析733 带传动的弹性滑动和打滑74 带传动的设计计算741 设计准则和原始数据742 设计计算的内容和步骤第八章链传动81 链传动的类型和特点811 滚子链传动812 齿形链传动82 链条和链轮821 链条的结构和标准822 链轮的结构和材料83 链传动的运动特性和受力分析831 链传动的运动不均匀性832 链传动的受力分析84 链传动的设计计算841 设计准则和原始数据842 设计计算的内容和步骤第九章齿轮传动91 齿轮传动的类型和特点911 圆柱齿轮传动912 锥齿轮传动913 蜗杆蜗轮传动92 齿轮的失效形式和设计准则921 轮齿的失效形式922 设计准则93 齿轮的材料和热处理931 齿轮常用材料932 齿轮的热处理94 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算941 受力分析942 强度计算95 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算951 受力分析952 强度计算96 锥齿轮传动的受力分析和强度计算961 受力分析962 强度计算97 蜗杆蜗轮传动的受力分析和强度计算971 受力分析972 强度计算第十章蜗杆传动101 蜗杆传动的类型和特点102 蜗杆和蜗轮的结构103 蜗杆传动的失效形式和设计准则104 蜗杆传动的材料和热处理105 蜗杆传动的受力分析和强度计算106 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第十一章轴111 轴的分类和材料1111 轴的分类1112 轴的材料112 轴的结构设计1121 轴上零件的定位和固定1122 轴的结构工艺性113 轴的强度计算1131 按扭转强度计算1132 按弯扭合成强度计算1133 轴的疲劳强度校核第十二章滑动轴承121 滑动轴承的类型和结构1211 整体式滑动轴承1212 剖分式滑动轴承1213 调心式滑动轴承122 滑动轴承的材料1221 金属材料1222 非金属材料123 滑动轴承的润滑1231 润滑剂的选择1232 润滑方式124 非液体摩擦滑动轴承的设计计算第十三章滚动轴承131 滚动轴承的类型和特点1311 滚动轴承的分类1312 滚动轴承的特点132 滚动轴承的代号1321 基本代号1322 前置代号和后置代号133 滚动轴承的选择1331 类型选择1332 尺寸选择134 滚动轴承的组合设计1341 轴承的固定1342 轴承的配合1343 轴承的装拆1344 滚动轴承的润滑和密封第十四章联轴器和离合器141 联轴器1411 联轴器的类型和特点1412 联轴器的选择142 离合器1421 离合器的类型和特点1422 离合器的选择第十五章弹簧151 弹簧的类型和特点152 弹簧的材料和制造153 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算第十六章机械系统设计161 机械系统设计的任务和过程162 机械系统总体方案设计163 机械系统的执行系统设计164 机械系统的传动系统设计165 机械系统的支承系统设计第十七章机械设计中的创新思维171 创新思维的概念和特点172 创新思维在机械设计中的应用173 培养创新思维的方法和途径第十八章机械设计实例分析181 简单机械装置的设计实例182 复杂机械系统的设计实例183 设计实例中的经验教训和改进方向。
机械设计基础题库
《机械设计基础》题库教材名称：机械设计基础主编人：陈立德出版社：高等教育出版社第二版本书共一册出题人：王培芹试题知识点分布表一、判断题（共80题）1. 止回棘爪和锁止圆弧的作用是相同的。
( )2. 带传动传动比不能严格保持不变，其原因是容易发生打滑。
( )3. V带底面与带轮槽底面是接触的。
( )4. 压力角的大小影响从动件正常工作。
( )5. 虚约束没有独立约束作用，在实际机器可有可无。
( )6. V带传动不能用于交叉传动之中。
( )7. 尖顶从动件的凸轮，是没有理论轮廓曲线的。
( )8. 同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。
( )9. 螺栓的标准尺寸为中径。
( )10. 偏置曲柄滑块机构没有急回特性。
( )11. 槽轮机构和棘轮机构一样，可以方便地调节槽轮转角的大小。
( )12. 双摇杆机构无急回特性。
( )13. 带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。
( )14. 螺旋传动中，螺杆一定是主动件。
( )15. 三角螺纹具有较好的自锁性能，在振动或交变载荷作用下不需要防松。
( )16. 平面连杆机构的基本形式是铰链四杆机构。
( )17.盘形凸轮的基圆半径越大，行程也越大。
( )18.机构具有确定运动的条件为自由度大于0。
( )19.虚约束没有独立约束作用，在实际机器可有可无。
( )20.锯齿形棘轮的转向必定是单一的。
( )21.带传动传动比不能严格保持不变，其原因是容易发生打滑。
( )22.带传动使用张紧轮后，可使传动能力加强。
( )23.润滑油的粘度随温度的升高而降低。
( )24.限制小轮的直径，其目的是增加包角。
( )25. 螺旋传动中，螺杆一定是主动件。
( )26. 槽轮机构和棘轮机构一样，可以方便地调节槽轮转角的大小。
( )27. 虚约束条件对运动不起独立限制作用。
( )28. 偏置曲柄滑块机构没有急回特性。
( )29.双摇杆机构无急回特性。
( )30. 带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。
摩擦磨损与润滑
摩擦、磨损与润滑摩擦―、概述相互接触的物体、在接触面间产生的租止物体相对运动的现象称为摩擦。
由于摩擦而产生的阻力，称为摩擦力。
我们可以观察在机械运动中产生的摩擦，同时存在摩擦力、摩擦热和磨损三个现象。
其中：摩擦力属于运动副的一种力学特征；摩擦热是能量转换的一种形式。
磨损是摩擦表面物质转移的一种形式。
在机械运动中，发生相对运动的零件或部件统称为运动副，如轴与轴承、齿轮啮合、平面导轨、蜗杆与蜞轮、链条与链轮、带传动等。
这些运动剃在相对运动的同时都会发生摩擦，因此我们也称这些运动副为摩擦副。
摩擦是自然界普遍存在的现象，对人们的生活和生产都有着重要的作用。
如人们利用摩擦振动使提琴、胡琴发音。
有了摩擦人们才能走路，汽车、火车才能行驶，等等。
某些机械利用摩擦力来传递动力和运动，如摩擦压力机、摩擦离合器、带传动等。
但是，摩擦力也有它有害的方面，它对某些机械运动副起不良作用，主要有以下几点。
(1)消耗大量的功，机械运动中克服摩擦面间的摩擦力所作的功称为无用功，它大约占总消耗功的三分之一，从而降低了机械效率。
(2)造成磨损由于摩擦表面的直接接触，零件表面产生严重磨损。
降低机械的运动精度，间隙变大，出现振动和噪声，不仅影响机械的正常运转，同时还缩短了机械的寿命。
据统计，大约有80%的损坏零件是由于磨损造成的。
⑶产生热量，机槭设备运行中用来克服摩擦力损失的那部分能量转换成热能的形式散发出来。
其中一部分散发到空气中，另一部分来不及散发就使机械零件温度升高，降低机械强度，甚至产生热变形、热疲劳、热磨损，导致破坏机件精度，影响机械正常运转。
特别是在要求运动灵敏度高的部位，如数控机床的导轨，丝杠螺母、測量仪器等，热变形更会影响机械的工作精度和寿命。
摩擦会导致磨损，最终将破坏机槭的正常运转，这是一个客观规律。
滚动摩擦两接触物体沿接触表面滚动时的摩擦称为滚动摩擦。
滚动摩擦时，其接触处常常表现为点与点（如球形滚动轴承）或线与线（如圆柱滚子轴承）的摩擦。
机械设计第二章(摩擦磨损润滑)知识点详细总结
第2章摩擦磨损润滑1.摩擦摩擦磨损、润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因。
➢干摩擦：两摩擦表面间直接接触不加入任何润滑剂的摩擦称为干摩擦。
➢边界摩擦：两表面加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜(约为0.02μm)。
油膜较薄时，在载荷的作用下，边界膜互相接触，横向剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边界摩擦。
➢液体摩擦：两摩擦表面间被一层具有一定压力、一定厚度、连续的流体润滑剂完全隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦，称为液体摩擦。
➢混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦。
磨损曲线度。
此外，润滑剂还能防锈、减振、密封、清除污物和传递动力等。
润滑剂：润滑油、润滑脂（1）润滑油的主要性能指标➢粘度：液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻止分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力，称为液体的粘性。
分为动力粘度、运动粘度和相对粘度。
➢油性：反映在摩擦表面的吸附性能（边界润滑和粗糙表面尤其重要）;➢闪点：润滑油蒸汽遇到火焰即能发出闪光的最低温度，是衡量润滑油易燃性的指标；➢凝点：冷却，由液体转变为不能流动的临界温度(低温启动性能);➢极压性：反映在金属表面生成化学反应膜的性能。
（2）润滑脂的主要性能指标➢针入度：在25℃恒温下，使重量为1.5N的标准锥体在5s内沉入润滑脂的深度(以0.1mm计)。
它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。
➢滴点：指润滑脂受热熔化后从标准测量杯的孔口滴下第一滴时的温度。
它标志着润滑脂耐高温的能力。
4.液体摩擦润滑根据两摩擦表面间形成压力油膜原理的不同，可将液体摩擦润滑分为液体动力润滑、弹性流体动力润滑和液体静压润滑。
5.摩擦学研究现状及发展趋势液体润滑理论；表面处理技术；纳米摩擦学；生物摩擦学；。
机械设计基础第八版课后习题答案
绪论1、机器的基本组成要素是什么？【答】机械系统总是由一些机构组成，每个机构又是由许多零件组成。
所以，机器的基本组成要素就是机械零件。
2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
【答】在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。
如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。
在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。
如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。
3、在机械零件设计过程中，如何把握零件与机器的关系？【答】在相互连接方面，机器与零件有着相互制约的关系；在相对运动方面，机器中各个零件的运动需要满足整个机器运动规律的要求；在机器的性能方面，机器的整体性能依赖于各个零件的性能，而每个零件的设计或选择又和机器整机的性能要求分不开。
机械设计总论1、机器由哪三个基本组成部分组成？传动装置的作用是什么？【答】机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执行部分和传动部分。
传动装置的作用：介于机器的原动机和执行部分之间，改变原动机提供的运动和动力参数，以满足执行部分的要求。
2、什么叫机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？【答】机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。
机械零件的主要失效形式有1）整体断裂；2）过大的残余变形（塑性变形）；3）零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；4）破坏正常工作条件引起的失效：有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，如果破坏了这些必要的条件，则将发生不同类型的失效，如带传动的打滑，高速转子由于共振而引起断裂，滑动轴承由于过热而引起的胶合等。
3、什么是机械零件的设计准则？机械零件的主要设计准则有哪些？【答】机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。
机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则4、绘出浴盆曲线并简述其含义？【答】浴盆曲线是失效率曲线的形象化称呼，表示了零件或部件的失效率与时间的关系，一般用实验方法求得。
机械设计题库03_摩擦、磨损及润滑概述
摩擦、磨损及润滑概述一 选择题(1) 摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速度的增加而 B 。
A. 变薄B. 增厚C. 不变(2) 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为 B 。
A. 干摩擦B. 边界摩擦C. 混合摩擦D. 液体摩擦(3) 减少磨损的方法有很多种，其中 D 是错误的。
A. 选择合适的材料组合B. 改滑动摩擦为滚动摩擦C. 生成表面膜D. 增加表面粗糙度E. 建立压力润滑油膜(4) 各种油杯中， C 可用于脂润滑。
A. 针阀油杯B. 油绳式油杯C. 旋盖式油杯(5) 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， D 是不合理的。
A. 降低表面粗糙程度B. 增大润滑油粘度C. 提高表面硬度D. 提高相对滑动速度(6) 摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚比λ值为 B 时 ，为混合润滑状态；λ值为 C 可达到液体润滑状态。
A. 0.35B. 1.5C. 5.2(7) 摩擦与磨损最小的摩擦状态是 D ，摩擦与磨损最大的摩擦状态是 A 。
A. 干摩擦B. 边界摩擦C. 混合摩擦D. 液体摩擦(8) 已知某机械油在工作温度下的运动黏度s mm /202=ν，该油的密度ρ为3/900m kg ，则其动力黏度为 D s Pa ⋅。
A. 18000B. 45C. 0.0018D. 0.018(9) 在一个零件的磨损过程中，代表使用寿命长短的是 B 。
A. 剧烈磨损阶段B. 稳定磨损阶段C. 磨合阶段D. 以上三个阶段之和(10) 润滑脂是 A 。
A. 润滑油与稠化剂的混合物B. 金属皂与稠化剂的混合物C. 润滑油与添加剂的混合物D. 稠化剂与添加剂的混合物(11) 对于齿轮、滚动轴承等零件的润滑状态，应采用 C 理论。
A. 流体动力润滑B. 流体静力润滑C. 弹性流体动力润滑D. 极压润滑(12) 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少 A 。
机械设计基础第二章摩擦磨损润滑
液体摩擦动画
第三十三页，编辑于星期日：十五点 五分。
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3.4 混合摩擦（混合润滑）
➢接触表面间边界摩擦和液体摩擦同时存在的状态。 ➢混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数要比边
界摩擦时小得多，大约 f = 0.01 0.08； ➢有金属的直接接触，仍有磨损存在。
属表面上
➢反应膜: 润滑剂中含有以原子形式存在的硫、氯、磷 时，与金属表面进行化学反应而生成的薄膜。与金属表 面接合牢固，强度高，熔点高，稳定，可在苛刻条件下 保护金属表面不发生粘着。
第三十二页，编辑于星期日：十五点 五分。
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3.3 液体摩擦（液体润滑）
➢润滑膜完全将两接触表面分开 ➢摩擦只发生在液体内部的分子之间，摩擦系数很小，大
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第三节 摩擦
在外力作用下，相互接触的两个物体作相对运动或有相 对运动的趋势时，其接触表面上就会产生抵抗滑动的阻 力，这一现象叫做摩擦，这时所产生的阻力叫做摩擦力
。
摩擦可分为两大类： 内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动；外摩 擦：在接触表面上产生，阻碍其相对运动
上帝创造了魔鬼 魔鬼创造了表面
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6
抛光＋涂层变速箱齿轮
第六页，编辑于星期日：十五点 五分。
7
抛光＋涂层变速箱齿轮
第七页，编辑于星期日：十五点 五分。
8
抛光＋涂层变速箱齿轮
第八页，编辑于星期日：十五点 五分。
9
抛光＋涂层变速箱齿轮
第九页，编辑于星期日：十五点 五分。
10
抛光＋涂层滚子
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化学吸附膜 中等载荷、速度和温度
化学反应膜 重载、高速和高温 三、混合摩擦（润滑） 膜厚比
(a)
hlim /( Ra1 Ra 2 )
(b)
λ越大，油膜承载比例大，，f越小
四、流体摩擦（润滑） 膜厚比λ >5 全液体摩擦
§2—2 磨损
一、典型的磨损过程 1、跑合磨损过程 在一定载荷作用下形成 一个稳定的表面粗糙度， 且在以后过程中，此粗糙 度不会继续改变，所占时 间比率较小
2、磨粒磨损
由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面 的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起 表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。这种磨损是最常见 的一种磨损形式，应设法减轻这种磨损。 为减轻磨粒磨损，除注意满足润滑条件外，还应合理 地选择摩擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加装防护密 封装置等。
1、润滑油 有机油、矿物油、合成油 性能指标： 1）粘度 2）油性 4）闪点和燃点 5）极压性能
3）凝点
6）氧化稳定性
2、润滑脂 钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂 性能指标： 1）针入度 3、固体润滑剂 2）滴点 3）安定性
石墨、二硫化钼、氮化硼 、蜡、 聚氟乙烯、 酚醛树脂
4、润滑剂的添加 二、粘性定律与润滑油的粘度
合理地选择材料及材料的硬度(硬度高则抗疲劳磨 损能力强)，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂或 MoS2及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲劳磨 损的能力。
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4、腐蚀磨损
在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而 产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化 磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。腐蚀也可以在没有 摩擦的条件下形成，这种情况常发生于钢铁类零件，如化工 管道、泵类零件、柴油机缸套等。
1、粘性定律
u y
u=v
牛顿粘性定律 η——流体的动力粘度
A F =1N x u
O
y
u=0
B
2、粘度常用单位 （1）动力粘度η
F =1N
v=1m/s
单位：N· s/m2
1m
1m
Байду номын сангаас
（2）运动粘度v
v ( Pa s) / (kg / m )
3
物理单位：cm2/s，—1St（斯）
磨合磨 损阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段
I
II
III
磨损量q
t
O
2、稳定磨损阶段 经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦 条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命
时间t
3、急剧磨损阶段 经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载振动 →润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效
F
F
F
v
v
v
雷诺方程
2、弹性流体动力润滑
R1
p 弹性流体动力
润滑油压分布
v1 v2
R
2
赫兹压力分布
v1
O v2
缩颈
h0
hmin
x
3、流体静力润滑
节流间隙 (油膜厚度)
油腔
节流器 (补偿元件) 油泵
油箱
四、润滑方法和润滑装置
油润滑的方法多种多样，其分类标准大概有两种：集中润滑 或分散润滑。 分散润滑比集中润滑简便。集中润滑需要一个多出口的润滑 装置供油，而分散润滑中各摩擦剔的润滑装置则是各自独立的。 1.油润滑装置 （1）手工给油润滑装置 （2）滴油润滑装置 （3）油浴润滑装置 （4）飞溅润滑装置
q
二、磨损的类型 1、粘着磨损 当摩擦副受到较大正压力作用时，由于表面不平，其顶峰 接触点受到高压力作用而产生弹、塑性变形，附在摩擦表面的 吸附膜破裂、温升后使金属的顶峰塑性面牢固地粘着并熔焊 在—起，形成冷焊结点。在两摩擦表面相对滑动时，材料便从 一个表面转移到另一个表面，成为表面凸起，促使摩擦表面进 一步磨损。这种由于粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。 粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、 撕脱、咬死。 合理地选择配对材料(如选择异种金属)，采用表面处理(如 表面热处理、喷镀、化学处理等)，限制摩擦表面的温度，控制 压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等，都可减轻粘着磨 损。
2.脂润滑装置 （1）手工润滑装置 （2）滴下润滑装置 （3）集中润滑装置 3.固体润滑装置 4.气体润滑装置
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§2—4 密封
一、密封装置的分类 （1）静密封 ：密封后密封件之间固定不动 （2）动密封：如旋转轴和轴承盖的密封 密封件的分类见表2.3 二、常用密封装置 1.回转运动密封装置 （1）密封圈密封装置 O型密封圈：运动速度v<2-5m/s J型、U型密封圈：用于较高转速 毡圈密封圈：用于低速脂润滑处 20
（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度
1m
3、影响润滑油粘度的主要因素 （1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低 粘度指数VI （2）压力
p 0 e
p
P>10MP时，随P↑→ηP↑
三、流体润滑简介 1 流体动力润滑 液体动力润滑 、气体动力润滑
实现条件： 1）两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状 2）相对速度v足够大，油楔中有足够的油量
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机械设计基础
3、表面疲劳磨损
两摩擦表面为点或线接触时、由于局部的弹性变 形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副 如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表 层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金 属脱落，形成许多月牙形的浅坑，这种现象称为疲劳 磨损，也称点蚀。
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160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 40
等离子喷涂WC－ 12Co
磨损量（mg)
80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 循环次数(分钟）
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机械设计基础
§2—3 润滑
一、润滑剂及主要性能
一、摩擦及其分类 根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种： 1. 干摩擦：两物体滑动表面 无任何润滑剂或保护膜 2. 液体摩擦：油膜保护（1.5-2微米） 3. 边界摩擦：油膜厚度小于1.5微米，介于1和2之间 4. 混合摩擦：1、2、3混合
干摩擦—最不利
弹性变形
液体摩擦
塑性变形
边界膜
边界膜
液体
液
边界摩擦—最低要求
混合摩擦
边界膜
液体
一、干摩擦 摩擦理论： 库仑公式
F f f Fn
新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论 简单粘着理论：
b a Fn A ri
F f Ar B
Fn
sy
B
B f Fn sy
Ff
二、边界摩擦（边界润滑） 物理吸附膜如图 常温、轻载、低速