摩擦、磨损和润滑
第四章 摩擦磨损润滑
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：
8.64 当 1.35 < ° t ≤ .2时，Vt = 8.0° t E 3 E °t E 条件粘度 平均温度t时的运动粘度 4.0 当 ° t > 3.2时， E Vt = 7.6° t E °t E 当 ° t > 16.2时， E Vt = 7.14° t E cSt cSt
喷油润滑
作者： 潘存云教授
四、润滑装置 1. 油杯
旋盖式油杯
潘存云教授研制
脂用
潘存云教授研制
潘存云教授研制
针阀 油杯 油芯油杯
潘存云教授研制
压注式油杯
长江大学专用 作者： 潘存云教授
2. 油环
潘存云教授研制 潘存云教授研制
自学教材 P58-60 流体润滑原理简介
长江大学专用
作者： 潘存云教授
主要用途
用于高速低负荷机械、 精密机床、纺织纱锭的 润滑和冷却
6.12~7.48 9.0~11.0
13.5~16.5 28.8~32.2 41.4~50.6 61.2~74.8
-10 -10
-10 -10 -10 -10 0
110 125
165 170 180 190 210
全损耗 系统用油 GB 443-89
3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。
三、润滑方法 润滑油润滑在工程中的应用最普遍，其供油方式有： 人工给油 润滑方式 油杯滴油 浸油润滑、飞溅给油 用油泵强制润滑和冷却
滴油润滑 甩油环
潘存云教授研制 潘存云教授研制
间歇式 连续式
低速传动
高速传动
冷 却 器 油泵
潘存云教授研制
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）。
《机械设计》第三节-摩擦-磨损-润滑
t
度不会继续改变，所占时
间比率较小
O
时间t
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
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
二、磨损的类型
弹性变形
流体摩擦（润滑）
塑性变形
边界膜
边界摩擦（润滑）—最低要求
边界膜 液体
液
混合摩擦（润滑）
边界膜
液体
一、干摩擦
摩擦理论： 库仑公式 Ff 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：
Ff
Ar B
Fn
sy
B
a
n
Ar Ari i 1
f () Ff B Fn sy
（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度
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 ，35，85，110
（2）压力
p 0 ep
P>10MP时，随P↑→ηP↑
4、配油计算
K v vB vA vB
配油比
1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分
为哪几种？ 2、获得流体动力润滑的基本条件是什么？
3、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几 种类型？
4、什么是流体的粘性定律？
5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是 什么？如何影响？
6、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？
润滑油压分布
v1
v2
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第一节 摩擦 一、摩擦效果——能量损耗、发热、磨损
——利用摩擦 二、摩擦分类 内摩擦:发生在物质内部，阻碍分子间相对运动 外摩擦：
静摩擦 动摩擦——滚动摩擦
滑动摩擦——
1．干摩擦 机械传动中不允许
2．边界摩擦 边界油膜（十层分子厚度仅 为0.02μm），金属突峰接触，摩擦系数0.1 左右
油温 3．疲劳磨损（点蚀） 提高表面硬度、减小粗糙度值和控制接触应
力
4．流体体磨粒磨损、流体侵蚀磨损
流动所夹带的硬物质引起的机械磨损，管道 磨损
流体冲蚀作用引起的机械磨损，燃汽轮机叶 片、火箭发动机尾喷管的磨损。
5．腐蚀磨损
机械化学磨损是指由机械作用及材料与环境 的化学作用或电化学作用共同引起的磨损
2．流体静力润滑 3．弹性流体动力润滑 λ>3～4 4．边界润滑 5．混合润滑
1．如图所示，在 情况下，两相对运动的平 板间粘性流体不能形成油膜压力。
2．摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚 比值λ为 时，为混合润滑状态，值λ为 时，可达到流体润滑状态。
A．6.25; B. 1.0；C. 5.2； D. 0.35。
λ≤1——边界摩擦
λ>3——流体摩擦
1≤λ≤3——混合摩擦
第二节 磨损 一、磨损过程 ——磨合、 稳定磨损、 剧烈磨损。 二、磨损分类 1．磨粒磨损 开式齿轮传动 合理选择材料，提高表面硬度
2．粘着磨损 ——轻微磨损、胶合、咬死
齿轮传动、蜗杆传动滑动轴承等 合理选择摩擦副材料、润滑剂，限制压力和
3．各种油杯中， 可用于脂润滑。
A.针阀式油杯；B.油绳式油杯；C.旋盖式油杯。
4．为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， 是不合理的
机械零件的摩擦、磨损和润滑
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
3、液体摩擦 摩擦表面被液体润滑膜完全隔离开的摩擦。如轮船 在水中行走，水把船底和河床隔离开；气垫、磁垫使机 车和导轨隔离开。在机械传动中，两零件表面之间处于 液体摩擦状态是最理想的状态，但是很难达到这种状态。 4、混合摩擦 机械运动的接触表面，大多数处于以上三种摩擦状 态的混合，称之为混合摩擦。混合摩擦比前二种状态好， 但比液体摩擦状态差些。
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
（4）腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性的气体、液体的侵
蚀而产生的表面破坏，如化工行业制酸、 碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而 造成的。所以一般化工企业采用不锈钢材 料作为机器的零件 。
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
2、磨损过程
任何相对运动，即使润滑条件再好，也不可避免地 会出现正常的磨损。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。经过机械加工后的表面， 无论其表面粗糙度值很小，也达不到磨合后的标准，所 以相对运动的表面必然要经过正常的磨合阶段。 如新出厂汽车的磨合期为2000km，表明2000km之后，各 运动表面进入正常磨损阶段，该阶段的长短标志着机器 的使用寿命。机器的质量越高，其稳定磨损阶段越长， 使用的寿命越长。
滑动摩擦
滚动摩擦
干摩擦 边界摩擦 液体摩擦 混合摩擦
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
一、摩擦种类
1、干摩擦 没有润滑剂的摩擦面称为干摩擦。如人在地
面行走，脚后跟与地之间形成的干摩擦。 2、边界摩擦
摩擦表面有一层极薄的润滑剂。如人在湿润 的地面行走；人在有粉尘的瓷砖上行走；洗脸 盆边沾上一层很薄的油污后，手与脸盆边之间 的摩擦状态等都可看成边界摩擦，边界摩擦的 摩擦因数比干摩擦略有改善。
摩擦、磨损与润滑概述
磨损是运动副之间的摩擦而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，甚至促使机器提前报废。
在设计或使用机器时，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。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。
一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即： 磨合阶段 新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。 稳定磨损阶段 属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。 剧烈磨损阶段 属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。
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。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。
微动磨损 指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。
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。
疲劳磨损 也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。
三、流体静力润滑
（详细说明）
采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。
摩擦、磨损及润滑理论
一、摩擦、磨损及润滑三者关系
当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发 生相对滑动，或有相对滑动趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑 动的阻力，这一自然现象叫做摩擦。 其结果必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或转移，即磨损。 据估计，世界上在工业方面约有30%的能量消耗于摩擦过程中。 所以人们为了控制零件在摩擦中损坏，在摩擦面间加入润滑剂来降
由式（3-10）可知，若将速度V降低，则p/x亦将降低，此时油
膜各点的压力强度也会随之降低。如V降低过多，油膜将无法支持外 载荷，而使两表面直接接触，致使油膜破裂，液体摩擦也就消失。 c）润滑油必须有一定的粘性。 d）有足够充足的供油量。
习题：
第三章 摩擦、磨损及润滑理论
一、选择题
3-1 现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为 。 （1）摩擦理论；（2）磨损理论；（3）润滑理论；（4）摩擦学； 3-2 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称 为 。 （1）液体摩擦；（2）干摩擦；（3）混合摩擦；（4）边界摩擦； 3-3 两摩擦表面间的膜厚比=0.4～3时，其摩擦状态为 两摩擦表面间的膜厚比<0.4时，其摩擦状态为 两摩擦表面间的膜厚比>3～5时，其摩擦状态为 ； 。 ；
低摩擦，减小磨损的产生，所以说三者互为因果关系。
二、摩擦的种类
干摩擦：粘着、犁刨 边界摩擦（润滑）：很薄的油膜， 0.4 摩擦（滑动） 混合摩擦（润滑）：膜厚比0.4 3.0 液体摩擦（润滑）：被厚的油膜完全隔开， 3 5
N
V 没有润滑剂
N
V 很薄油膜
a）相对运动表面间必须形成油楔；
由上式可见，若两平板平行时，任何截面处的油膜厚度h=h0，
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。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
磨损的原因和影响因素
1 表面间相对运动
表面间相对运动会导致 磨损，特别是在高压和 高温环境下。
2 材料硬度差异
硬度差异大的材料更容 易磨损，以及表面光滑 度和润滑情况。
3 外部环境条件
外部环境条件，如温度、 湿度和污染物等，也会 影响磨损。
磨损和材料选择
合理选择磨损较小的耐磨材料 可以减少零件磨损和更好地保 护机械零件。
常见的机械零件摩擦、磨损和润滑问题
1
齿轮磨损
齿轮因长时间高速运动摩擦会导致磨
轴承润滑
2
损，需要定期润滑和维护。
轴承需要良好的润滑来减少摩擦和磨
损，保持稳定的工作状态。
3
链条润滑
链条需要适量的润滑剂以减少链环之 间的摩擦和磨损。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
在机械工程中，摩擦、磨损和润滑是至关重要的概念。了解它们的定义、原 因和方法可以帮助我们更好地设计和维护零件。
摩擦的定义和类型
摩擦定义
摩擦是指两个物体之间因接触而产生的阻碍相对运动的力。
静摩擦和动摩擦
静摩擦是物体相对静止时的摩擦力，动摩擦是物体相对运动时的摩擦力。
滚动摩擦和滑动摩擦
是机械零件不可避免的现象，要注意减少磨 损并延长零件使用寿命。
是最常用的减少摩擦和磨损的方法，选择适 当的润滑剂和方式很关键。
有效减少摩擦、磨损和提高润滑的技巧 和方法
正确润滑
选择适合的润滑剂和方法， 根据工作条件和需求进行定 期润滑。
பைடு நூலகம்
合理设计
在设计阶段考虑摩擦和磨损 因素，合理选择材料和结构。
机械零件的摩擦、磨损和润滑12
定义： 摩擦面不加 润滑剂时的摩擦称为干 摩擦。 特点：物体表面直 接接触，摩擦因数大（ f＞0.3），摩擦力大， 磨损和发热严重，应尽 量避免干摩擦。
（2）边界摩擦
定义：在摩擦副间施 加润滑剂后，使摩擦副的 表面吸附一层极薄的润滑 剂模，这种摩擦状态称为 边界摩擦。 特点：润滑剂模强度 低，易破裂，引起摩擦副 部分表面直接接触而磨损 ，磨损和摩擦状况比干摩 擦要好， f≈0.1-0.3 。
Ⅱ稳定磨损阶段：
经磨合后的摩擦副表面粗糙度值降低，在稳定 磨损阶段磨损率趋于稳定和缓和，经历的时间较长 ，标志着零件的使用寿命。
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
Ⅲ 剧烈磨损阶段：该阶段磨损率急剧增高，表现 为机械效率下降，可能产生异常噪声和振动，摩擦 副温度迅速升高，表面发生严重破坏。因此，必须 在摩擦副进入该阶段之前及时进行检修。
（1）磨合阶段 （2）稳定磨损阶段 （3）剧润滑
Ⅰ：磨合阶段
该阶段磨损量较大，经短时间磨合后，摩擦副的表 面粗糙度值由大变小，实际接触面积由小变大，磨损率 由大变小，为进入稳定磨损阶段创造了条件。因此，磨 合是一种有益磨损。
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
§0－3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
3、弹性流体动力润滑是研究点、线接触摩擦 副的流体动力和润滑问题，由于接触面积 小，单位压力大，必须考虑流体动力效应、 润滑油压力、粘度特性和接触体弹性形变 的联合作用。 4、边界润滑是指两个接触体的表面并未完全 被润滑油膜隔开，存在明显的微凸体接触 的状态。 5、混合润滑是介于边界润滑和弹性流体动力 润滑之间的状态。
§0－3 机械零件的摩擦、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，依靠 静压承载油膜把两表面完全隔开，从而获 得流体润滑。
第四章-摩擦磨损和润滑概述
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
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》1章-4摩擦、磨损、润滑介绍
▲摩擦幅表面的粗糙度 ▲摩擦表面间的润滑——当摩擦表面间被加入润滑油时， 摩擦系数将大大下降。
边界润滑 混合润滑 F F 液体润滑
摩擦系数 摩擦系数µ
v
v h
v
h≈0 h=0 h＞＞0
ηn/p 摩擦特性曲线
机械中的磨损
磨损 ——摩擦表面上的物质不断损失的现象。 磨损率 ——单位时间材料的磨损量。 耐磨性 ——零件抗磨损的能力。 磨粒磨损（磨料磨损） 磨损的分类 粘着磨损（胶合磨损） 疲劳磨损（疲劳点蚀） 腐蚀磨损（腐蚀机械磨损）
机械中的润滑
润滑 ——是向承载的两个摩擦表面之间引入润滑剂，以减小摩 擦力及磨损等表面破坏的一种措施。 润滑的分类 流体润滑——两摩擦副表面被流体膜完全隔开， 由流体的压力来平衡载荷（如流 体动压润滑与流体静压润滑）。 非流体润滑（包括混合润滑与边界润滑） 厚膜润滑（如液体动力润滑、液体静力润滑） 薄膜润滑（如边界润滑、混合润滑）
x
形成流体动力润滑的基本条件 ： （1）两相对滑动表面必须形 成收敛油楔（运动件带 着油从大口走向小口）； （2）必须有一定的相对滑动速度； （3）供油充分； （4）油有一定的粘度。 例： v v v y F v
p
x
dp h-h0 dx =6ηv h3 ω
流体静压润滑 滑动轴承
油泵
油箱
润滑剂 润滑剂的主要作用——减小摩擦与磨损、降温、防锈、减振。 循环润滑的液体润滑剂还可以清洗摩 擦表面，将磨损产生的颗粒及其它污 物带走。 液体润滑剂（如润滑油） 半液体润滑剂（即润滑脂） 气体润滑剂（如空气、氢气） 固体润滑剂（如石墨）
人在下雨天为什么容易滑跤？ 人在下雨天为什么容易滑跤？
G
（2）水 →流压→滑 Why? （1）水→滑 F
摩擦、磨损、润滑基础知识
塑性区
粘着转移，有 粘着转移， 可能形成磨屑
2、磨料磨损 、
磨料磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微凸起， 磨料磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微凸起， 或者在接触面之间存在硬质粒子时所产生的磨损。 或者在接触面之间存在硬质粒子时所产生的磨损。 F
切削掉的体积
颚式破碎机机构简图——典型的磨粒磨损 典型的磨粒磨损 颚式破碎机机构简图
• 当动压润滑条件不具坏时， 流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象， 流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩 擦状态称为混合摩擦。 擦状态称为混合摩擦。
1、粘着磨损 、 粘着磨损也称咬合磨损， 粘着磨损也称咬合磨损，是指在滑动摩擦 条件下，当摩擦副相对滑动较小时发生的。 条件下，当摩擦副相对滑动较小时发生的。它 是因为缺乏润滑油，摩擦表面无氧化膜， 是因为缺乏润滑油，摩擦表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大， 位法向载荷很大，以至接触应力超过实际接触 点处屈服强度而产生的一种磨损。 点处屈服强度而产生的一种磨损。
第四节 密封
一、密封的分类 二、常见密封
摩擦的分类
滑动摩擦
滚动摩擦
静摩擦
一、干摩擦
• 不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样 不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触， 如真空中)。 产生的摩擦称为干摩擦 (如真空中 。 如真空中 古典摩擦理论的摩擦力计算公式： 古典摩擦理论的摩擦力计算公式：
F f = fFn
• 现在观点认为： 现在观点认为： 摩擦力的组成可表示为： 摩擦力的组成可表示为：
Ff = F分子 + F机械
二、边界摩擦
两表面加入润滑油后， 两表面加入润滑油后，在金属 表面会形成一层边界膜， 表面会形成一层边界膜，它可能是物 理吸附膜，也可能是化学反应膜。 理吸附膜，也可能是化学反应膜。不 满足流体动压形成条件， 满足流体动压形成条件，或虽有动压 但压力较低，油膜较薄时， 力，但压力较低，油膜较薄时，在载 荷的作用下，边界膜互相接触， 荷的作用下，边界膜互相接触，横向 剪切力比较弱， 剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边 界摩擦。 界摩擦。
机械设计课件：摩擦、磨损及润滑概述
4.3潤滑劑、添加劑和潤滑方法
4.3.1潤滑劑
潤滑劑不僅可以改善摩擦狀體、減小摩擦、減輕磨損， 保護零件不遭受銹蝕，而且在採用迴圈潤滑時，還能起到 散熱作用。此外，潤滑油膜還具有緩衝、吸振的能力。使 用潤滑脂，既可以防止內部潤滑劑外泄，又可阻止外部雜 質侵入，避免加劇零件磨損，起到密封作用。
潤滑劑可分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑 劑以及氣體潤滑劑四種基本類型。其中以液體潤滑劑應用 最為廣泛。
液體摩擦是指兩摩擦表面完全被液體層隔開、表面凸峰 不直接接觸的摩擦，如圖4.1（c）所示。此種潤滑狀態亦稱 液體潤滑，摩擦是在液體內部的分子之間進行，故摩擦係數 極小（油潤滑時約為0.001~0.008），此時不會產生磨損， 是理想的摩擦狀態 。
4.2.1磨損過程分析
4.2磨損
摩擦導致零件表面材料的逐漸喪失或轉移，即形成磨 損。磨損改變零件的尺寸和形狀，降低零件工作的可靠性， 影響機器效率，甚至導致機器提前報廢。因此，機械設計時 應考慮如何避免或減緩磨損，以保證機器達到預期壽命。磨 損量可用體積、重量或厚度來衡量。通常把單位時間內材料 的磨損量稱為磨損率，用表示。磨損率是研究磨損的重要參 數。耐磨性是指磨損過程中材料抵抗脫落的能力，通常用磨 損率的倒數表示。另外，也應當指出，磨損也不都是有害的， 工程上有不少利用磨損作用的場合，如精加工中的磨削及拋 光，機器的“磨合”過程等都是磨損有利的一面。
4.1.2邊界摩擦
兩摩擦表面各附有一層極薄的邊界膜，兩表面仍是凸 峰接觸的摩擦狀態稱為邊界摩擦，如圖4.1（b）所示。與幹 摩擦相比，摩擦狀態有很大改善，其摩擦和磨損程度取決於 邊界膜的性質、材料表面機械性能和表面形貌。
當兩摩擦表面存在潤滑油時，由於潤滑油中的脂肪酸 是一種極性化合物，它的極性分子能牢固地吸附在金屬表 面上。單分子膜吸附在金屬表面上如圖4.4（a）所示，圖中 o為極性原子團。這些單分子膜整齊的呈橫向排列，很像一 把刷子。邊界摩擦類似兩把刷子間的摩擦，其模型如圖4.4 （b）所示。吸附在金屬表面的多層分子膜的模型如圖4.4 （c）所示。分子層距離金屬表面越遠，吸附能力越弱，抗 剪切強度越低，到若干層以後，就不再受約束。因此，摩 擦因數將隨著層數的增加而下降，三層時要比一層降低約 一半。比較牢固地吸附在金屬表面上的分子膜，稱為邊界 膜。邊界膜極薄，一個分子的長度約為2nm（1nm=109m）。如果邊界膜有10層，其厚度也僅0.02μm。
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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）。