第4章 机械摩擦概述
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机械设计第四章：摩擦、磨损与润滑概述
化学吸附膜（化学键）
度影响较大
反应膜:比较稳定
§4-1 摩擦
三、流体摩擦
流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（λ>3～4） 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦系数最小（f=0.001-0.008），无磨损产生，是理想的 摩擦状态。
四、混合摩擦
混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状 态（=1～3） 。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时 要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为 不完全液体摩擦。
汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动
目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车
或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的 能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动 机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合，以便相互 配合机件的磨擦表面进行吻合加工，从而顺利过渡
到正常使用状态。汽车磨合的优劣，会对汽车寿命、
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速 用于高速
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑办法
三、润滑方法
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润 滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
思考题：
4—1 4—5 4—10 4—11
§4-1 摩擦
滑动摩擦分为：
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
一、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通 常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。
§4-1 摩擦
二、边界摩擦
摩擦学第四章
第二节
滑动摩擦
一、古典摩擦理论
（一） 机械咬合理论
这种理论认为摩擦主要是由表面的凹凸形状所造成， 即当两个表面接触时，其凹凸部分互相咬合，若要使表面滑动， 则必须顺着其凸起部分滑动或把这些凸起部分破坏掉，这就是 产生摩擦力的原因。
达.芬奇 阿蒙顿(G.Amontons,1663-1705) 欧拉(Leonhard Euler,1707-1783) 库仑(C.A.Coulumb,1736-180)
2、在一定条件下，摩擦过程会发生摩擦能量的转化（转化为热 能、机械能、化学能、电能和电磁能等）以及摩擦副的材料和 形状的变化。
3、可借助摩擦力所作的功(摩擦功)来表示摩擦过程的能量平衡。在 一般情况下，摩擦功Wf的大部分转化为热能Q，以热的形式消散，小 部分(约9%-16%)以内能△E的形式储存于表面层。
(二)变形-犁削-粘着理论 *
要点如下：
滑动表面之间的摩擦是由微凸体的变形、磨粒和微凸体对表面的犁削 以及粘着三者综合作用的结果。
这三者对摩擦系数影响的程度取决于滑动界面的状态，而后者又受到 滑动前材料的性质、表面状态以及环境等因素的影响。 1981年N．P．Suh在《Wear》发表关于摩擦机理新观点：微凸体变形阻力、 刻槽阻力、粘着阻力。 Fn Fn Fn
4、混合摩擦 又可分为半干摩擦和半流体摩擦两种。前者是指同时存在干摩擦和边 界摩擦的一种混合状态的摩擦。而后者则是指同时存在边界摩擦和流体摩 擦的一种混合状态的摩擦。
按照摩擦副的运动形式，可以将摩擦分为以下两大类：
1.滑动摩擦
如在各种滑动轴承和机床导轨以及钻机中的刹车与气动离合器中相 对滑动表面上产生的摩擦。
第Ⅳ阶段： 进入摩擦表面的磨粒数和离开表面的磨粒数大致相等， 摩擦系数达到稳定值。
【机械设计】第4章摩擦、磨损、润滑解析
4.1.3 边界摩擦机理
边界膜种类: ----物理吸附膜 润滑油中的脂肪酸是一种 极性化合物，其分子能吸附在 金属表面，形成物理吸附膜 温度对其影响较大 适用常温、轻载、低速
• ----化学吸附膜 • 润滑油中分子靠分子键与 金属表面形成化学吸附膜 • 吸附强度较高 • 适用中等温度、载荷、速 度
4.1.2 干摩擦
1.库仑定律
=F/N 2.绝对干摩擦在实际中很少发生 3.摩擦形成机理 粘着理论——广泛被接受的摩擦理论
尖峰顶部形成冷焊点 实际接触面积 Ar=N/σs 若节点的剪切强度为τB Fμ=ArτB=NτB/σs 摩擦系数为： μ= Fμ/ N=τB/ σs
a) 结点
b) 界面剪切 c) 软金属剪切 图4.4 粘着焊点的剪切过程
• 3.疲劳磨损： • ①合理选择零件接触面的表面粗糙度， 一般情况下表面粗糙度值愈小，疲劳寿 命愈长； • ②合理选择润滑油粘度，适当提高润滑 油的粘度有利于接触应力均匀分布，提 高抗疲劳磨损的能力。在润滑油中加入 极压添加剂或固体润滑剂，能提高接触 表面的抗疲劳性能； • ③合理选择零件接触面的硬度
• 粘度等级----GB／T 3141－1994规定 采用润滑油在40ºC时的运动粘度中心值 作为润滑油的粘度等级。润滑油实际运 动粘度在相应中心粘度值的10％偏差以 内。
• （3）条件粘度 • 为了方便于商业测量而建立的粘度体系。是 在一定条件下、利用某种规格的粘度计，通 过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计 量的粘度。 • 中国----恩氏度（ºEt） • 美国----赛氏通用秒（SUS） • 英国----雷氏秒（R）
液体粘度
图4.2 典型摩擦特性曲线 随着ηn/p的增加，摩擦副将分别处于边界润滑、混和润滑和 流体润滑状态，相应会发生摩擦间隙的变化。
机械设计：第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
世界上在工业方面约1/3~1/2的能量消耗 于摩擦过程
抗磨损的有效手段——润滑 摩擦学——研究摩擦、磨损与润滑的科
学与技术 应用实例：齿轮胶合、滚动轴承疲劳等 目标：实现机械零件的后表面粗糙形貌
摩擦副的真实接触面积
摩擦的几种状态
温 度 对 粘 度 的 影 响
润滑膜粘度－压力特性
润滑油粘度随压力升高而增大。
Barus Re olands Cameron
0e p 0 exp{(ln0 9.67)[1 (1 p / p0 )z ]} 0 (1 cp)16
评价润滑油的理化参数： （1）润滑性（油性） （2）极压性 （3）闪点 （4）凝点 （5）氧化稳定性
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
2、边界摩擦
– 吸附膜（物理吸附膜、化学吸附膜） – 反应膜（化学反应膜）
3、混合摩擦 4、流体摩擦
Hardy模型（1922年）
Bowden-Tabor模型（1945年）
Kingsbury模型（1958年）
Adamson模型（1960年）
Cobblestone模型(1988年) Homala-Israelechvili
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
4-2 磨损 1、粘着磨损 2、磨粒磨损 3、疲劳磨损 4、冲蚀磨损 5、机械化学磨损（腐蚀磨损） 6、微动磨损
磨损过程曲线
微动磨损实例
防止微动磨损的方法
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
1、润滑剂
– 润滑油
动力粘度 运动粘度
动力粘度：＝
运动粘度：＝
条件粘度（我国常用恩氏度）
粘—压特性与粘—温特性
世界上在工业方面约1/3~1/2的能量消耗 于摩擦过程
抗磨损的有效手段——润滑 摩擦学——研究摩擦、磨损与润滑的科
学与技术 应用实例：齿轮胶合、滚动轴承疲劳等 目标：实现机械零件的后表面粗糙形貌
摩擦副的真实接触面积
摩擦的几种状态
温 度 对 粘 度 的 影 响
润滑膜粘度－压力特性
润滑油粘度随压力升高而增大。
Barus Re olands Cameron
0e p 0 exp{(ln0 9.67)[1 (1 p / p0 )z ]} 0 (1 cp)16
评价润滑油的理化参数： （1）润滑性（油性） （2）极压性 （3）闪点 （4）凝点 （5）氧化稳定性
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
2、边界摩擦
– 吸附膜（物理吸附膜、化学吸附膜） – 反应膜（化学反应膜）
3、混合摩擦 4、流体摩擦
Hardy模型（1922年）
Bowden-Tabor模型（1945年）
Kingsbury模型（1958年）
Adamson模型（1960年）
Cobblestone模型(1988年) Homala-Israelechvili
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
4-2 磨损 1、粘着磨损 2、磨粒磨损 3、疲劳磨损 4、冲蚀磨损 5、机械化学磨损（腐蚀磨损） 6、微动磨损
磨损过程曲线
微动磨损实例
防止微动磨损的方法
第四章 摩擦、磨损及润滑概 述
4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
1、润滑剂
– 润滑油
动力粘度 运动粘度
动力粘度：＝
运动粘度：＝
条件粘度（我国常用恩氏度）
粘—压特性与粘—温特性
第四章摩擦、磨损及润滑概述§4―1摩擦学发展概况§4―2
机械设计教案（68）第四章 摩擦、磨损及润滑概述大纲要求：了解机械零件的润滑状态；了解机械零件的摩擦与磨损规律；掌握常用润滑 材料和润滑方式；了解常用密封方法和密封件的性能与选用。
（2＋1 学时） 重点内容：机械零件的摩擦状态、磨损规律。
常用润滑油和润滑脂的主要性能指标及选 用原则。
常用润滑方式。
常用密封方法。
常用密封件的性能及选用。
§4―1 摩擦学发展概况Jost 的报告，Tribology诞生，摩擦学研究得到世界各国的广泛重视，成果丰硕。
§4―2 摩擦静摩擦 滚动摩擦摩擦 摩擦 干摩擦动摩擦 滑动摩擦 边界摩擦流体摩擦 混合摩擦边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦膜厚比λ≤ 1 λ ＞ 3 1 ≤λ≤ 3F.P.Bowden ,Tabor在 1945年提出摩擦的粘着理论，1963 年又进一步提出修正的粘着 理论。
目前可以解释很多摩擦现象。
边界摩擦理论认为：边界膜 吸附膜 物理吸附膜 （靠润滑油中的极性分子形成――油性）化学吸附膜 （靠润滑油中的化学键结合形成）反应膜（靠润滑油中的 S、P、Cl等与金属表面的化学反应形成――极压性）维持边界膜是相互运动的摩擦表面所必需的，否则将会产生剧烈摩擦。
吸附膜 只在较低温度下存在。
反应膜 只在较高温度下（通常 150 o C～200 o C)才能生成。
反应膜牢固，但有腐蚀性。
添加剂的合理应用 ，见图4－10流体润滑（液体润滑） 动压液体润滑 （滑动轴承中讲述）静压液体润滑§4―3 磨损磨损的一般规律 ，图 4－6 ――磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 跑合（磨合）的重要性――有合适的磨合期，按一定的规程进行缓慢、逐级加载，并注 意润滑油的清洁，防止磨粒磨损。
磨损按其机理可分为：粘附磨损磨粒磨损机械设计教案（68）疲劳磨损冲蚀磨损（流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损）腐蚀磨损（机械化学磨损）§4－3 润滑剂、添加剂和润滑方法（一）润滑剂1．润滑油润滑油的种类润滑油的主要性质指标：⑴ 粘度――表征润滑油流动时的内部阻力。
第四章-摩擦磨损和润滑概述
二、摩擦的分类 内摩擦
1、按摩擦机理不同分为： 外摩擦
内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。 外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
静摩擦 2、按运动的状态不同分为：
动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ擦
滑动摩擦 3、按运动的形式不同分为：
滚动摩擦
干摩擦
4、滑动摩擦按润滑状态不同分为： 边界摩擦 流体摩擦
二、磨损的分类：
磨损类型
按磨损机理分
按磨损表面外 观可分为
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
磨粒磨损—也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如 空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材 料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹 两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒， 这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
粘附磨损—也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材 料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘 附磨损会造成运动副咬死。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
（1）润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法； （2）合理选择摩擦副材料； （3）进行表面处理； （4）注意控制摩擦副的工作条件等。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
润滑：在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦和磨损。 此外，润滑还可起到散热降温，防锈、防尘，缓冲吸振等作 用一。、 润滑剂 凡是能减小摩擦阻力，减小磨损的物质都可作为润滑剂。 1、润滑剂的分类
1、按摩擦机理不同分为： 外摩擦
内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。 外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
静摩擦 2、按运动的状态不同分为：
动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ擦
滑动摩擦 3、按运动的形式不同分为：
滚动摩擦
干摩擦
4、滑动摩擦按润滑状态不同分为： 边界摩擦 流体摩擦
二、磨损的分类：
磨损类型
按磨损机理分
按磨损表面外 观可分为
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
磨粒磨损—也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如 空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材 料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹 两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒， 这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
粘附磨损—也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材 料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘 附磨损会造成运动副咬死。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
（1）润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法； （2）合理选择摩擦副材料； （3）进行表面处理； （4）注意控制摩擦副的工作条件等。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
润滑：在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦和磨损。 此外，润滑还可起到散热降温，防锈、防尘，缓冲吸振等作 用一。、 润滑剂 凡是能减小摩擦阻力，减小磨损的物质都可作为润滑剂。 1、润滑剂的分类
机械中的摩擦
机械中的摩擦机械中的摩擦机械在运转过程中，其运动副中的摩擦力是一种有害力，它不仅会造成动力的浪费，降低机械效率；而且会使运动副元素磨损，削弱零件的强度，降低运动精度和工作可靠性，缩短机械的寿命。
一、移动副中的摩擦是运动副摩擦的一种简单形式，广泛存在于机械运动中。
以下分三种情况进行介绍。
1、平面摩擦滑块1和平面2构成的移动副中，滑块在自重和驱动力的合力作用下克服摩擦力向右移动。
总反力：平面2对滑块1产生的法向反力和摩擦力的合力。
摩擦角：总反力与法向反力之间的夹角。
故滑块1所受的总反力与其对平面2的相对速度间的夹角总是钝角（）。
2、斜面摩擦滑块1置于倾角为的斜面2上，为作用于滑块1上的铅垂载荷（包括自重）。
分析使滑块1沿斜面2等速运动时所需的水平力。
（1）滑块等速上升当滑块1在水平力作用下等速沿斜面上升时：此式中只有的大小和的大小未知，做力三角形：（2）滑块等速下滑当滑块1在水平力作用下沿斜面等速下滑时：由力三角形得：当时，，表明只有工作阻力变为驱动力时，滑块才能等速下滑。
如果把力为驱动力的行程称为正行程，把力为工作阻力的行程称为反行程，则当已经列出了正行程的力关系式后，反行程的力关系式可以直接利用正行程的关系式，把摩擦角前面的符号加以改变而得到。
3、槽面摩擦楔形滑块1放在夹角为的槽面2上，在水平驱动力的作用下，滑块沿槽面等速滑动。
根据楔形块1在铅垂方向受力平衡条件，由力三角形得：故令（当量摩擦系数）则当量摩擦角由于，即楔形滑块较平面滑块的摩擦力大。
因此常利用楔形来增大所需的摩擦力。
三角带传动、螺纹联接等即为其应用实例。
当量摩擦系数的意义：引入当量摩擦系数后，在分析运动副中的摩擦力时，不管运动副两元素的几何形状如何，均可视为沿单一平面接触来计算其摩擦力，只需按运动副元素几何形状的不同引入不同的当量摩擦系数即可。
*所求得的滑动摩擦力不同，其原因是法向反力不同，而不是摩擦系数不同。
二、螺旋副中的摩擦螺旋副为空间运动副，其接触面为螺旋面。
机械零件的摩擦
条件粘度
• 条件粘度是在一定条件下、利用某种规格的粘度计，通过测定润 滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。我国常用恩氏度 （ºEt）作为条件粘度单位，美国习惯用赛氏通用秒（SUS），英 国习惯用雷氏秒（R）作为条件粘度单位。 • 平均温度t时的运动粘度νt（单位为mm2/s）与恩氏粘度ηE（单位 为ºEt）可按下列关系进行换算
润滑油
• 用作润滑剂的油类可概括为三类：一是有机油，通常是动植物油； 二是矿物油，主要是石油产品；三是化学合成油； • 矿物油来源充足，成本低廉，适用范围广，而且稳定性好，故应 用最多； • 动植物油中因含有较多的硬脂酸，在边界润滑时有很好的润滑性 能，但因其稳定性差且易氧化，所以使用不多； • 化学合成油是通过化学合成方法制成的新型润滑油，它能满足矿 物油所不能满足的某些特殊要求，如高温、低温、高速、重载和 其他条件。由于它多系针对某种特定需要而制，适用面较窄、成 本又很高，故一般机械应用较少； • 润滑油的主要指标有以下几个： 粘度 、润滑性（油性） 、极压性 、闪点 、凝点 、 氧化稳定 性
4.3
润滑材料
• 润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型； • 在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油，包括矿物油、动植物油、 合成油和各种乳剂； • 半固体润滑剂主要是指各种润滑脂，它是润滑油和稠化剂的稳定混 合物； • 固体润滑剂是指可以形成固体膜以减少摩擦阻力的物质，如石墨、 二硫化钼、聚四氟乙烯等； • 任何气体都可作为气体润滑剂，其中用得最多的是空气，它主要用 在气体轴承中。 • 在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不 发生锈蚀，而且还能起到散热降温的作用； • 对于液体润滑剂，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力； • 膏状的润滑脂，既可防止内部的润滑剂外泄，又可阻止外部杂质侵 入，同时具有润滑和密封作用。
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润滑是减小摩擦、减小磨损、提高机械效率的最常用最有效方法。
关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学。 本章主要介绍有关摩擦、磨损和润滑的一些基础知识。
机械设计－2007
第二节 摩
一、摩擦的分类
1 按运动的状态不同分为： 静摩擦
擦
§4-1摩 擦
动摩擦
2 按运动的形式不同分为：
滑动摩擦
滚动摩擦 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦
内部分子间粘性阻力的摩擦。
其摩擦系数最小，且不会产生磨 损，是理想的摩擦状态。
摩 擦5
机械设计－2007
4）混合摩擦：是指摩擦表面间处于边
界摩擦和流体摩擦的混合状态。
混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其 摩擦系数比边界摩擦时要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中 很难区分，常统称为边界摩擦。
机械设计－2007
润滑剂中的活性分子靠离子键吸附在金属表面上形成的吸附膜，称 为化学吸附膜。 在润滑剂中添加入硫、磷、氯等元素，它们与表面金属发生化 学反应生成的边界膜，称为反应膜。
摩 擦4
机械设计－2007
反应膜在高温下破裂后，能生成新的化合物，形成新的反应膜， 这种能力称为极压性。 能生成反应膜的润滑油称为极压油。 注：温度对边界膜的影响很大。温度越高，边界膜越容易破坏。 ３）流体摩擦：是指摩擦表面完全 被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体
3 滑动摩擦按润滑状态不同分为：
机械设计－2007
二、滑动摩擦的四种摩擦状态 1）干摩擦：是指表面间无任何润滑剂或保护膜，表面金属直 接接触时的摩擦。 其摩擦阻力最大，磨损最严重。 研究干摩擦的理论主要 有：“机械 理论” 、“分子理论”、“机械－分子 理 论” 等。 （由于时间按关系不细讲）
2）边界摩擦：是指两摩擦面被吸附在
稳定磨损
剧007
新的摩擦副表面比较粗糙，真实微观接触面积比较小，压强大， 因此运转初期的磨损比较快。但是，磨损以后表面的微观凸峰降低， 接触面积增大，压强减小，磨损的速度逐渐减慢。
2）稳定磨损阶段
这个阶段属于零件的正常工作阶 段，磨损率稳定且较低。这一阶段 的长短直接影响机器的寿命。
3）剧烈磨损阶段
新摩擦表面的微观形貌
零件经长时间工作磨损以后，表面精度下降，效率降低，温度升 高，冲击振动加大，导致磨损加剧，最终导致零件报废。
注： 应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。
磨 损2
机械设计－2007
二、磨损的类型 按磨损的机理不同，机械零件的磨损大体分为四种基本类型： 1）粘着磨损 也称胶合 摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动中，材料从一个 表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。
机械设计－2007
第四章 摩擦、磨损与润滑
§4-1 引 §4-2 摩 §4-3 磨 言 擦 损
§4-4 润 滑
§4-5 流体动力润滑的基本原理
机械设计－2007
教学时数：2学时 教学目的与要求：了解摩擦和磨损的形成机理与分类，了解
润滑剂的主要质量指标，掌握流体动力润滑的基本概念及其
形成条件。 教学内容:主要介绍有关摩擦、磨损和润滑的一些基础知识。 教学重点: 摩擦的类别、磨损形成的三个阶段，动压油膜形成 的条件。 教学难点：动压油膜形成的条件。
（3）进行表面处理
（4）注意控制摩擦副的工作条件等
§4-3润滑
机械设计－2007
第四节 润
滑
润滑：是指在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦和磨损。
此外，润滑还可起到散热降温，防锈、防尘，缓冲吸振等作用。
一、润滑的分类 1）流体动力润滑： 靠两摩擦表面的相对运动建立压力油膜（称 为动压油膜），两表面被压力油膜完全分开，实现流体润滑。 2）流体静力润滑： 两摩擦表面被外部供油装备输入的压力油完 全分开，强迫形成压力油膜，实现流体润滑。 3）弹性流体动力润滑： 是指理论上为点、线接触的摩擦副， 在考虑表面的弹性变形等因素的基础上建立的流体动力润滑。 4）边界润滑和混合润滑 （即边界摩擦和混合摩擦）。
2）疲劳磨损 即疲劳点蚀
是高副（点、线接触）机械零件的常件磨损形式。
3）磨粒磨损 也称磨料磨损， 是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运动中，对摩擦表面的
擦伤所引起的磨损。 4）腐蚀磨损
磨 损3
机械设计－2007
摩擦表面在摩擦过程中，伴随有表面材料被腐蚀的现象，这种 情况下产生的磨损即为腐蚀磨损。 除了上述四种基本磨损类型以外，还有侵蚀磨损、微动磨损等 其他形式，由于时间关系，不多讲。 三、减小磨损的主要方法 （1）润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法。 （2）合理选择摩擦副材料
机械设计－2007
第一节 引
言
引 言
摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。对于机器来讲，摩
擦会使效率降低，温度升高，表面磨损。过大的磨损会使机器丧失
应有的精度，进而产生振动和噪音，缩短使用寿命。
世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。如果能够尽力 减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。 机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废。
第三节
磨
损
磨损主要是运动副中的摩擦导致零件表面材料的逐渐丧失或迁
移。磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，促使机器提前报 废。 单位时间（或单位行程、转等）材料的损失量，称为磨损率。 耐磨性：是指材料抵抗脱落的能力。与磨损率成倒数关系。 一、典型宏观磨损过程
磨 损 量 磨合
一个机械零件的磨损
过程大体可分为三个阶段： 1）磨合阶段 磨合（跑合）：是指 新零件在运转初期的磨损。
润滑油的主要性质
机械设计－2007
2 润滑油的主要性质
1）油性：是润滑油吸附于摩擦表面形成边界膜的能力。油性越好， 吸附能力就越强。 2）粘度：是表示油液内部相对运动时产生内摩擦阻力大小的性能 指标。（粘度是选择润滑油的主要依据）。 下面分析粘度的物理意义：
O
υ
y
dy
两个平行的平板之间充满
表面的边界膜隔开，摩擦性质取决于边 界膜和表面吸附性能的摩擦。
摩 擦3
机械设计－2007
边界摩擦靠边界膜起润滑作用，边界膜的类型如下： 吸附膜 边界膜分为： 反应膜 物理吸附膜 化学吸附膜
润滑剂中的极性分子与金属表面相互吸引，形成定向排列的分子 栅，称为物理吸附膜。
润滑油靠物理吸附形成边界膜的能力，称为油性。