机械设计第二章摩擦磨损润滑
机械设计基础第二章 摩擦、磨损及润滑
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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2018/11/12 机械设计基础
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。
机械设计基础课后习题答案(第四版)
目录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平面机构的结构分析 (12)第4章平面连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常用零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。
1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论
第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。
摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。
科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。
故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。
中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。
美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。
1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。
润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。
实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。
80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。
中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。
机械设计习题二 零件强度、摩擦、磨损、润滑
作业二（零件强度、摩擦、磨损、润滑）一、选择与填空题1. 零件的截面形状一定，当增大截面尺寸时，其疲劳极限将随之 。
A. 增高B. 不变C. 降低D. 随材料性质的不同或降低或提高2. 在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力 。
铸铁零件间的接触应力。
A. 大于B. 等于C. 小于D. 无法确定3. 变应力特性可用五个参数中的任意 个来描述。
A. 一个B. 两个C. 三个D. 四个4. 下列四种叙述中， 是正确的。
A. 变应力只能由变载荷产生B. 静载荷不能产生变应力C. 变应力是由静载荷产生D. 变应力由变载荷产生，也可能由静载荷产生5. 在进行疲劳强度计算时，其极限应力为材料的 。
A. 屈服极限B. 疲劳极限C. 强度极限D. 弹性极限。
6. 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 。
A. 流体摩擦B. 干摩擦C. 混合摩擦D. 边界摩擦；7. 当温度升高时，润滑油的粘度 。
A. 升高B. 降低C. 保持不变D. 升高或降低与润滑油的牌号有关8. 两表面处于边界润滑时，其膜厚比λ大致范围是 。
A. 01λ<≤B. 13λ<≤C. 35λ<≤D. 5λ>9. 可用来表征润滑油滚动阻力的指标是 。
10. 润滑油的粘温性是指润滑油的 与 之间的关系。
二、判断题11. 零件的跑合磨损对零件的工作性能是极为不利的。
【 】12. 表征润滑脂粘稠度的性能指标是其运动粘度。
【 】13. 造成零件疲劳磨损的主要原因是零件中产生的接触应力。
【 】14. 零件的耐磨性是指零件抵抗磨损的能力。
【 】15. 两个表面间形成了流体润滑时它们不直接接触。
【 】16. 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。
【 】17. 两个相对运动表明形成了流体动压润滑状态后，两表面间的产生了压力流和剪力流。
【 】18. 降低表面粗糙度对于提高零件的疲劳强度具有重要意义。
机械设计中的摩擦与磨损分析
机械设计中的摩擦与磨损分析在机械设计领域，摩擦与磨损是两个至关重要的概念。
它们不仅影响着机械部件的性能和寿命，还关系到整个机械设备的运行效率和可靠性。
首先，我们来了解一下什么是摩擦。
简单来说，摩擦就是当两个物体相互接触并相对运动时产生的阻力。
这种阻力的大小取决于多种因素，比如接触面的材质、粗糙度、压力以及运动速度等。
想象一下，我们在推一个重物，如果地面很粗糙，或者重物压得很紧，那么我们就需要用更大的力才能推动它，这就是因为摩擦阻力增大了。
在机械系统中，摩擦可以分为不同的类型。
比如，干摩擦就是指两个接触面没有任何润滑剂存在时的摩擦；而湿摩擦则是在有润滑剂的情况下产生的。
还有边界摩擦、混合摩擦等等。
不同类型的摩擦具有不同的特点和规律。
接下来，我们谈谈磨损。
磨损是由于摩擦导致的材料逐渐损失的现象。
就好像我们用砂纸打磨一块木头，木头表面的材料会一点点被磨掉，这就是磨损。
磨损的形式也是多种多样的，常见的有粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
粘着磨损通常发生在两个接触面压力很大、温度较高的情况下。
这时，材料表面会发生局部的粘着和撕裂，导致磨损加剧。
比如，在一些重载的齿轮传动中，如果润滑不良，就容易出现粘着磨损。
磨粒磨损则是由于外界的硬质颗粒进入接触面，像“小砂粒”一样在摩擦过程中刮擦材料表面，从而造成磨损。
比如，在矿山机械中，由于工作环境中有大量的粉尘和矿石颗粒，很容易出现磨粒磨损。
疲劳磨损是由于材料在反复的接触应力作用下，产生微小裂纹并逐渐扩展，最终导致材料脱落。
这种磨损常见于滚动轴承等部件。
腐蚀磨损则是在摩擦过程中，材料与周围环境发生化学反应，导致表面损伤。
例如，在一些潮湿、有腐蚀性介质的环境中工作的机械部件，就容易受到腐蚀磨损的影响。
那么，摩擦与磨损对机械设计有着怎样的重要意义呢？从性能方面来看，过大的摩擦会增加能量的消耗，降低机械的效率。
比如，一辆汽车的发动机，如果内部摩擦过大，就会消耗更多的燃料来克服摩擦阻力，从而降低燃油经济性。
机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化
机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化摩擦与磨损是机械运动中常见的现象，不仅影响机械设备的寿命和性能，还可能导致设备故障和生产事故。
因此，在机械设计中，深入分析摩擦与磨损，并进行相应的优化是非常重要的。
一、摩擦的分析与优化摩擦是物体表面相对运动时发生的阻力，主要由表面间的粗糙度、物质的性质、接触面积和润滑条件等因素决定。
为了减少摩擦损失和能量消耗，在机械设计中，需要通过优化设计来降低摩擦。
一方面，合适的润滑剂和润滑方式对摩擦的控制非常重要。
例如，润滑油可以在摩擦表面形成一层润滑膜，减少直接接触，起到降低摩擦和磨损的效果。
另外，涂覆固体润滑剂如聚四氟乙烯（PTFE）和润滑脂等也能有效地减少摩擦。
在机械设计中，根据具体应用场景选择合适的润滑方式和润滑剂，可以显著减小摩擦。
另一方面，优化材料和表面处理也能减少摩擦。
为了降低表面粗糙度，可以采用精密加工和研磨技术，使接触表面更加光滑。
此外，表面涂覆改性材料或使用涂层工艺，如硬质合金、硫化镍等，也可减少摩擦，提高表面硬度和耐磨性。
通过优化材料和表面处理方法，可以有效降低机械部件之间的摩擦损失。
二、磨损的分析与优化磨损是材料表面由于相对运动而失去原有性能的过程，主要分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
磨损不仅会降低机械设备的工作效率，还可能导致设备故障和事故发生。
因此，在机械设计中，磨损的分析与优化是必要的。
针对不同的磨损类型，可以采取不同的优化措施。
磨粒磨损是由于表面颗粒的相对运动而引起的，可以通过提高材料的硬度、使用陶瓷材料或采取合适的表面处理来减少磨粒的产生和磨损程度。
疲劳磨损是由于长时间的往复运动而引起的，可以通过优化设计、改变接触方式、增加润滑剂等方式来减少磨损的发生。
腐蚀磨损主要是由于介质中存在腐蚀介质而引起的，可以通过选择抗腐蚀性能好的材料或采取防腐措施来降低磨损。
此外，磨损的监测和预测也是非常重要的。
通过实验和数值模拟等手段，对机械部件进行磨损的状态和行为进行分析，可以提前预测磨损的趋势和程度，从而采取相应的优化措施，延长机械设备的使用寿命。
机械设计基础机械设计中的摩擦与磨损分析
机械设计基础机械设计中的摩擦与磨损分析机械设计基础：机械设计中的摩擦与磨损分析摩擦与磨损是机械设计中一个非常重要的问题，它直接影响到机械零件的使用寿命和性能。
在机械运动中，摩擦与磨损是不可避免的。
本文将从摩擦和磨损的定义、原因以及影响等方面进行探讨，以帮助读者更好地理解机械设计中的摩擦与磨损问题。
一、摩擦与磨损的定义1. 摩擦：摩擦是指两个物体表面由于接触而产生的相互阻碍相对运动的力。
在机械系统中，摩擦是一种能量损失现象，会产生热量和噪音。
2. 磨损：磨损是指在两个物体表面发生相对运动的过程中，由于摩擦作用而导致表面物质的逐渐破坏。
磨损会引起零部件的减小、变形甚至失效，降低机械系统的性能。
二、摩擦与磨损的原因1. 机械结构设计问题：不合理的机械结构设计会导致零件表面间的接触压力过大，从而增加摩擦力和磨损。
例如，设计不当的轴承安装间隙会导致轴承磨损加剧。
2. 环境因素：环境因素也是摩擦和磨损的原因之一。
例如，灰尘和颗粒物进入机械系统中会增加零部件的磨损。
同时，高温、高湿度等环境条件也会加剧摩擦与磨损。
3. 润滑不良：润滑问题是摩擦和磨损产生的主要原因之一。
不良的润滑状态会导致零件间的摩擦系数增大，从而导致磨损加剧。
合适的润滑剂的选择和使用是减少磨损的有效方法。
三、摩擦与磨损的影响1. 寿命：摩擦和磨损对机械零件寿命的影响非常显著。
高摩擦和剧烈磨损会缩短零件的使用寿命，降低机械系统的可靠性和稳定性。
2. 性能：摩擦和磨损会导致机械系统的性能下降。
例如，由于磨损导致的间隙增大会使得机械部件的精度下降，进而影响到整个系统的性能。
3. 能耗：摩擦和磨损会消耗机械系统的能量，增加能耗。
通过减少摩擦和磨损，可以降低机械系统的能量消耗，提高能源利用效率。
四、减少摩擦与磨损的方法1. 优化机械结构：合理的机械结构设计可以减小接触应力，减缓零件的磨损。
合适的轴承配合间隙、减少干涉等方法都是减少摩擦与磨损的关键。
2. 使用合适的润滑剂：正确选择润滑剂可以减少摩擦系数，提高机械部件的润滑性能。
机械设计中的摩擦和磨损问题
机械设计中的摩擦和磨损问题机械设计中摩擦和磨损问题一直是工程师们关注的焦点。
摩擦和磨损的存在直接影响着机械设备的性能、寿命和可靠性。
本文将就摩擦和磨损问题在机械设计中的影响及其解决方法进行探讨。
1. 摩擦的定义与分类摩擦可以被定义为两个物体表面相互接触并发生相对运动时的力的阻碍。
按照摩擦力的起因和性质，摩擦可以分为干摩擦、液体摩擦和边界摩擦。
干摩擦是指物体表面在无润滑剂存在的情况下直接接触产生摩擦力；液体摩擦发生在润滑剂的存在下，液体形成摩擦层减小物体直接接触带来的摩擦力；边界摩擦是相对于干摩擦和液体摩擦的一种摩擦形式，润滑剂无法形成稳定的摩擦层，导致物体表面间的直接接触。
2. 摩擦的影响及解决方法摩擦力的产生会导致机械设备的性能下降和能源浪费。
为了解决摩擦的问题，工程师们采取了一系列的解决措施：2.1 使用润滑剂润滑剂的使用是减小摩擦力的常见解决方法之一。
润滑剂可以在物体表面形成一个摩擦降低的薄膜，减小表面接触，其分子结构可吸附在金属表面，在外加力下形成晶格变形而起到润滑作用。
有机润滑剂可分为固体、液体和气体，根据不同的应用场景选择适当的润滑剂。
2.2 采用合适的材料和涂层在机械设计中，选择适当的材料和涂层对减小摩擦起着重要的作用。
例如，使用高硬度表面涂层，可以减少物体表面间的接触，降低摩擦和磨损。
在特殊的应用场景中，还可以使用减摩降噪材料，如聚四氟乙烯（PTFE）等，以提高机械设备的性能。
3. 磨损的定义与分类磨损是指物体表面与外力作用下相互滑动或接触产生的材料损耗。
根据磨损机制和特征，磨损分为磨粒磨损、疲劳磨损、热磨损和化学磨损等几种类型。
4. 磨损的影响及解决方法磨损的存在会加速机械设备的老化，降低使用寿命。
为了解决磨损问题，以下方法常常被工程师们采用：4.1 加强材料硬度增加材料硬度是减少磨损的一种方法。
高硬度的材料可以有效降低磨粒对工作表面的损伤。
在一些高负荷和高速运动的设备上，使用高硬度材料来制造关键零部件可以显著提高耐磨性。
机械设计基础章节练习题第二章
三、摩擦、磨损及润滑概述1、如何用膜厚比衡量两滑动表面间的摩擦状态？【答】膜厚比（λ）用来大致估计两滑动表面所处的摩擦（润滑）状态。
式中，min h 为两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度，1q R 、2q R 分别为两表面轮廓的均方根偏差。
膜厚比1≤λ时，为边界摩擦（润滑）状态；当31～=λ时，为混合摩擦（润滑）状态；当3>λ时为流体摩擦（润滑）状态。
2、机件磨损的过程大致可分为几个阶段？每个阶段的特征如何？【答】试验结果表明，机械零件的一般磨损过程大致分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。
1） 磨合阶段：新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷的作用下，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度开始很快，然后减慢；2） 稳定磨损阶段：经过磨合，摩擦表面加工硬化，微观几何形状改变，从而建立了弹性接触的条件，磨损速度缓慢，处于稳定状态；3） 剧烈磨损阶段：经过较长时间的稳定磨损后，因零件表面遭到破化，湿摩擦条件发生加大的变化（如温度的急剧升高，金属组织的变化等），磨损速度急剧增加，这时机械效率下降，精度降低，出现异常的噪声及振动，最后导致零件失效。
3、何谓油性与极压性？【答】油性（润滑性）是指润滑油中极性分子湿润或吸附于摩擦表面形成边界油膜的性能，是影响边界油膜性能好坏的重要指标。
油性越好，吸附能力越强。
对于那些低速、重载或润滑不充分的场合，润滑性具有特别重要的意义。
极压性是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压的化学反应边界膜的性能。
它在重载、高速、高温条件下，可改善边界润滑性能。
4、润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？【答】润滑油的主要质量指标有：粘度、润滑性（油性）、极压性、闪点、凝点和氧化稳定性。
润滑脂的主要质量指标有：锥（针）入度（或稠度）和滴点。
5、什么是粘度？粘度的常用单位有哪些？【答】粘度是指润滑油抵抗剪切变形的能力，标志着油液内部产生相对运动运动时内摩擦阻力的大小，可定性地定义为它的流动阻力。
机械设计基础-摩擦、磨损和润滑概述
教学重点、难点#
重点：1.润滑方式及润滑剂类型的选择。2.密封方法的确定。
难点：密封方法的确定
主要内容与教学方法：
一、摩擦与磨损
摩擦：两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦
磨损：由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏。
1润滑油润滑油是目前使用最多的润滑剂，主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广的为矿物油。
（1）动力粘度η（2）运动粘度v：（3）条件粘度（相对粘度）：恩氏粘度°Et
2、润滑脂
3、固体润滑剂：常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。
4、气体润滑剂：包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。
润滑：减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
1、摩擦及其分类：
1干摩擦；2液体摩擦；3混合摩擦
2、磨损及其过程：1磨合磨损过程：2稳定磨损阶段：3急剧磨损阶段：
3、磨损分类：1磨粒磨损；2粘着磨损；3疲劳磨损(点蚀)；4腐蚀磨损
二、润滑
一）、润滑剂及主要性能：润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。
抚州职业技术学院教案
课程名称：机械设计基础
任课老师（职称）：周晓良（讲师）
授课对象及时间：13级综合班、12五年制班
授课题目（章节）：摩擦、磨损及润滑概述
教具：多媒体
基本教材：陈立德《机械设计基础》（第四版）
课时安排：3
教学目的（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
机械设计基础摩擦与磨损的影响因素
机械设计基础摩擦与磨损的影响因素摩擦与磨损是机械设计中无法避免的现象，对于机械设备的运行和寿命有着重要的影响。
本文将就机械设计基础中摩擦与磨损的影响因素做详细探讨。
一、物理性质因素1.材料选择：摩擦与磨损的影响因素首先来自于材料的选择。
材料的硬度、表面光滑度、疲劳强度和耐磨性等物理性质直接决定了摩擦和磨损的程度。
一般来说，材料的硬度越高，抗磨性能越好；而光滑度则会直接影响到摩擦因数。
在选择材料时，需要综合考虑机械设备的使用环境和工作条件，选取合适的材料以降低摩擦和磨损的发生。
2.润滑剂使用：润滑剂的使用对于减少摩擦和磨损有着至关重要的影响。
润滑剂可以在机械表面形成一层润滑膜，减少接触点之间的直接接触，从而降低摩擦系数和磨损量。
同时，润滑剂还可以冷却和清洁摩擦接触表面，减少因高温和氧化而导致的摩擦和磨损。
二、操作环境因素1.温度：温度对于摩擦与磨损有着显著的影响。
当温度升高时，材料的硬度和强度会降低，从而增加了摩擦和磨损的风险。
此外，温度的升高还会导致润滑剂的挥发和氧化，进一步影响润滑效果和减少润滑剂的使用寿命。
因此，在机械设备的设计中要合理安排冷却和温控系统，以控制温度在适当的范围内。
2.湿度：湿度是另一个重要的操作环境因素，对于摩擦和磨损有着显著的影响。
湿度的升高会导致材料表面的腐蚀和氧化，加剧摩擦和磨损的程度。
特别是在高温和潮湿环境下，摩擦和磨损的风险更大。
因此，在机械设备的设计中要考虑合理的密封措施和防潮措施，以降低湿度对于摩擦和磨损的影响。
三、装配和运动因素1.装配：装配是机械设计中一个重要的环节，不合理的装配方式会导致摩擦和磨损的增加。
装配时要尽量保证零部件的配合间隙适当，以避免过紧或过松引起的摩擦和磨损。
此外，还要注意装配时的清洁和润滑措施，以减少因装配引起的不必要的摩擦和磨损。
2.运动：运动方式的选择和设计也会对摩擦和磨损产生直接的影响。
为了降低摩擦和磨损的程度，可以采用滚动接触、液体摩擦和气体摩擦等方式，减少接触面积和减轻接触压力。
机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述
cSt= 1 mm2/s。
润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时运动粘度
（以厘斯为单位）的平均值。例图2-7 L-AN15。
机械设计基础
第二十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
或泊的百分之一，即厘泊（cP）。
1 P=0.1 Pa·s
1 cP=0.001 Pa·s
机械设计基础
第二十六页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
2）、运动粘度
在工程中，常常将流体的动力粘度与其密度的比值作
为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常用表示。运
动粘度的表达式为：
运动粘度单位：SI制——m2/s。 C.G.S. 制 ： Stoke ， 简 称 St （ 斯 ） ， 1
到另一个表面，便形成粘附磨损。
机械设计基础
第十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
❖2、磨粒磨损 也简称磨损。外部进入的硬质颗粒 或摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上进行 微切削（犁刨出很多沟纹时被移去的材料）的过程 叫磨粒磨损 。
机械设计基础
第十八页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
3、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。
摩擦分类：
微观宏观
§2-1 摩擦
内摩擦 外摩擦
是否相对运动
静摩擦
滑动摩擦
动摩擦 位移形式 滚动摩擦
机械设计基础
第五页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
滑动摩擦
干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦
边界润滑 流体润滑 混合润滑
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》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
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 。
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➢摩擦表面处于塑性接触的状态； ➢滑动摩擦是粘着与滑动交替发生的跃动过程； ➢摩擦力是粘着效应和犁沟效应产生机械设阻计第力二章的摩擦磨总损润和滑 。
在简单粘着理论中摩擦系数 f 的表达式则为：
简单粘着理论由于在分析实际接触面积时只考虑受压 屈服极限，而在计算摩擦力时又只考虑剪切强度极限， 没有考虑由法向载荷产生的压应力及由切向力产生的切 应力的联合作用，因此得出的滑动摩擦系数与实测结果 有很大的出入，为此，Bowden等人于1964年又提出了一 种更切合实际的修正粘着理论。可参考有关资料。
机械设计第二章摩擦磨损润滑
外摩擦
静摩擦 动摩擦
动摩擦 干摩擦
滑动摩擦 滚动摩擦
表面摩擦状态 （润滑状态）
边界摩擦（边界润滑）
液体摩擦（液体润滑） 混合摩擦（混合润滑）
机械设计第二章摩擦磨损润滑
一、干摩擦
是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金 属接触时的摩擦。
在机械设计中，通常将两接触表面没有人 为引入润滑剂的摩擦当作干摩擦。
三、减轻磨损的途径
⑴正确选择摩擦副的材料 ⑵采用合适的润滑方式和润滑剂
(静压液体润滑与动压液体润滑、添加剂)
⑶采用表面耐磨处理
（提高表面硬度、表面喷丸）
⑷在结构设计中要考虑耐磨问题 ⑸正确使用和维护
（润滑油过滤、密封防尘、定期保养）
机械设计第二章摩擦磨损润滑
第五节 润滑剂
润滑： 向承载的两摩擦表面间引入润滑剂，
2、分子作用理论
认为分子间电荷力所产生的能量损耗是摩擦 的起因，摩擦力是由摩擦表面分子间的相互吸引 力形成的。
机械设计第二章摩擦磨损润滑
4、分子—机械理论（摩擦二项式定律）
认为滑动摩擦是克服表面微凸体的机械啮合和分 子吸引力的过程，因而摩擦力就是接触面积上的分子 和机械作用所产生的阻力总和。
其摩擦系数的表达式为：
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三、液体摩擦（液体润滑）
当摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面 完全隔开，即形成了完全的液体摩擦。这时，润滑剂 中的分子已大都不受金属表面吸附作用的支配而自由 移动，摩擦只发生在液体内部的分子之间，所以摩擦 系数极小，大约 f = 0.001 0.008，而且不会有粘着磨 损产生，是理想的摩擦状态。
液体摩擦动画
机械设计第二章摩擦磨损润滑
四、混合摩擦（混合润滑）
当摩擦表面间处于边界摩擦和液体摩擦的混合状 态时称为混合摩擦。在一定条件下，混合摩擦能有效 地降低摩擦阻力，其摩擦系数要比边界摩擦时小得多， 大约 f = 0.01 0.08，但因仍有金属的直接接触，所以 不可避免地仍有磨损存在。
混合摩擦动画
形成润滑膜。
润滑的作用：
减小摩擦，减轻磨损
传递动力
缓冲吸振、减震
散热
密封
清除污染
防锈
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一、润滑剂的分类
润滑剂的种类：
固体（石墨、二硫化钼、尼龙等） 半固体（各种润滑脂） 液体（各种润滑油、水、液态金属等） 气体（空气、氦气、氮气等）
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二、润滑剂的主要质量指标
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干摩擦理论（表面接触数学模型）：
鉴于古典摩擦理论的局限性，人们进一步研究有 关摩擦的机理，并形成了很多干摩擦理论：
机械啮合理论 分子作用理论 粘着摩擦理论 分子—机械理论 等… …
库仑理论 能量理论 犁沟理论
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1、机械啮合理论
认为摩擦起源于表面粗糙度，摩擦力是表 面微凸体机械啮合力的总和。滑动摩擦中能量 损耗于微凸体的相互啮合、碰撞以及弹性变形。
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表面粗糙度对材料表面性质影响最大，通常用轮廓算 术平均偏差Ra值的大小来度量金属表面的粗糙程度。
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2、表面组成 金属表面的组成指表层结构和其物理化学机械性质。 金属表面在切
削加工过程中表 层组织结构将发 生变化，使表 面由若干层次构 成，典型的金属 表面结构如图所 示。
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二、边界摩擦（边界润滑）
指两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩 擦性质与液体的黏度无关，只与边界膜和表面的吸附 性质有关。
单层分子边界膜模型 边界润滑动画
单层分子边界膜摩擦
虽然边界润滑不能完全避免金属间的直接接触，但可 以大大地减小摩擦力，一般摩擦系数 f = 0.1 左右。
表面形貌
指金属表面几何特征的 详细图形
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表面形貌中的三个主要参量(表征)：
➢表面粗糙度 指细密空间的不规则性
跳动，反映的是金属表面微 观几何形状误差。它体现了 表面加工方法的固有特性。
➢表面波度 指较大空间内周期性出现的不规则性波 动。往往是因为机床刀具或工件振动的结果。
➢形状误差 实际表面形状偏离名义表面形状的偏差。 在表面形貌分析中，通常是不考虑的。
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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：一类是发生在物质内部，阻碍 分子间相对运动的内摩擦；另一类是在物体接触表面上 产生的阻碍其相对运动的外摩擦。
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黏度的度量
如动力黏度、 运动黏度υν、 恩氏黏度˚Et等。
动力黏度
在国际单位制中，动力黏度的单位是 Ns/m2 （即，Pas 单位名称为帕秒）
在厘米克秒制中，动力黏度的单位是 dyns/cm2 （即 P，单位名称为泊）
其物理意义是：流体中相距1cm、面积各为1cm2的 两流层，彼此以1cm/s的速度相对运动时，其阻力为 1dyn。 泊的百分之一为厘泊（cP）
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运动黏度n
在国际单位制中，运动黏度的单位是 m2/s
在厘米克秒制中，运动黏度的单位是 cm2/s（即，St 斯） 斯的百分之一为厘斯 cSt。
动力黏度与运动黏度ν的关系是：
ν——运动粘度，m2·s-1 μ——动力粘度，Pa·s ρ——密度，kg·m-3
机械设计第二章摩擦磨 损润滑
2020/11/18
机械设计第二章摩擦磨损润滑
第二章 摩擦、磨损及润滑基础知识
第一节 概述
摩擦学:专门研究作相对运动和相互作用两表面间 的摩擦、磨损和润滑问题。是有关摩擦、磨损和 润滑科学的总称。 有用摩擦：利用摩擦传递动力或吸收能量起缓 冲阻尼作用。应采用耐磨材料副。 有害摩擦：造成能量损耗、效率降低、温度升 高、表面磨损。应采用减摩材料和减摩措施。
干摩擦时，摩擦阻力最大，金属间的摩擦 系数
f = 0.15 ~ 1.5。
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古典摩擦理论（阿蒙顿，库仑）
摩擦力F 与正压力FN 成正比 F =fFN
摩擦力F 与表面名义接触面积的大小无关 F静 > F动，且 F动 与 v 无关
古典摩擦理论有一定的局限性，例如，法向力很大 的时候，实际接触面积接近名义接触面积，摩擦力和 法向力就不再成线性关系。
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表面吸附膜——决定金属表面的润滑特性（边界润滑） （边界膜） 表面氧化膜——决定金属表面的摩擦磨损特性 变形层和贝氏层——决定金属表面强度
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二、表面接触 研究两金属表面的摩擦磨损过程时，首先是了解它
们之间的接触状况。一般经过机械加工的金属表面， 都有一定的粗糙度。
磨损是摩擦的必然结果，在失效的机械零件中，大 约有80% 是由于各种形式的磨损造成的。 润滑是改善表面摩擦状态、减缓磨损最有效的方法。
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第二节 表面性质及表面接触
一、表面性质 金属表面性质主要包括两方面的内容：表面形貌
和表面组成。 1、表面形貌
在工程中使用的金属表面，都不是理想的光滑表 面，尽管宏观上看上去大都很光滑，但微观上看，实 际表面凹凸不平。
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边界膜按形成的机理，分为吸附膜（物理吸附膜 和化学吸附膜）和反应膜。
润滑剂中脂肪酸的极性分子牢固地吸附在金属表 面上，就形成物理吸附膜。
润滑剂中分子受化学键力作用而吸附在金属表面 上，就形成化学吸附膜。
反应膜是当润滑剂中含有以原子形式存在的硫、 氯、磷时，它们与金属表面进行化学反应而生成的薄 膜。这种反应膜与金属表面接合牢固，强度高，熔点 高，比前两种膜都更稳定，可在十分苛刻的条件下保 护金属表面不发生粘着。
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3. 表面疲劳磨损（点蚀） 机 理： 表面接触疲劳或硬化层剥落。 发生场合： 交变载荷和油楔作用下。
4. 腐蚀磨损 机 理： 氧化、气蚀、化学腐蚀等。 发生场合： 有腐蚀性的氛围下相对运动。
微动磨损 机理： 微量相对滑动 发生场合：微量振动接触表面
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从磨损过程的变化来看，为了提高零件的 使用寿命，在设计或使用机械时，应力求缩短 跑合期，延长稳定磨损期，推迟急剧磨损期的 到来。若设计不当或工作条件恶化，则不能建 立稳定磨损阶段，在短暂的跑合后，就立即进 入急剧磨损阶段，使零件很快损坏，要力求避 免。
一般磨损过程图
机械设计第二章摩擦磨损润滑
二、磨损的分类
机械零件的磨损，按磨损机理主要分为四种：
1、粘着磨损 机 理： 材料转移。 发生场合： 重载和高速高温下油膜或边界膜破 裂，金属直接接触，硬度不足。 程 度： 轻微磨损、涂抹、擦伤、胶合。
2、 磨粒磨损 机 理： 机械刻划作用。 发生场合： 有较硬杂质产生的场合，如密封不良、 硬表面粗糙度大、润滑油过滤不严等。
在机械设计中，最常用的润滑剂是润滑油和润滑脂。