第二章摩擦、磨损及润滑概述
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。
8
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。
摩擦与润滑概述
润滑剂、添加剂和润滑方法 润滑剂、
一、润滑剂 动植物油、矿物油、合成油。 润滑油 ：动植物油、矿物油、合成油。 粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀； 粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；
（ 粘度的种类有很多， 粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。 具体说明） 动力粘度、运动粘度、条件粘度等。 具体说明）
摩
三、 ４种滑动摩擦状态
摩 擦2
擦
１. 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。 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。 ２. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开， 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 ３．流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子 流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开， 间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生， 间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是 理想的摩擦状态。 理想的摩擦状态。
பைடு நூலகம்
摩
擦
摩 擦3
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 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。 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。 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， 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。 摩擦。 随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观研究 随着科学技术的发展， 领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念， 领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念，比如提出 了超润滑的概念等。从理论上讲，超润滑是实现摩擦系数为零的摩擦 了超润滑的概念等。从理论上讲， 状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在0.001量级 或更低） 量级（ 状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在0.001量级（或更低）的 摩擦状态即可认为属于超润滑。关于这方面的研究也是目前微－纳米 摩擦状态即可认为属于超润滑。关于这方面的研究也是目前微－ 摩擦学研究的一个重要方面。 摩擦学研究的一个重要方面。
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
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。
汽车的磨擦、磨损与润滑-
汽车的磨擦、磨损与润滑一、概述摩擦、磨损与润滑是汽车在制定、制造、使用与修理中不可避免而又必需妥善解决的问题。
它是研究各运动部件摩擦副表面摩擦、磨损、润滑这三者互相关系的一门科学与技术。
据有关资料统计，现在世界上有不少能源以各种不同的形式消耗于摩擦损失，依据美国环保局(EPA)测得的典型汽车能量分布状况可知，燃料能量消耗在汽车各种摩擦损失上的比例，活塞摩擦损失占3.0%，发动机其它摩擦损失占4.5%，变速器摩擦损失占1.5%，车轴摩擦损失占1.5%，总计占10.5%，亦即燃料的热能中有10.5%消耗在汽车的各种摩擦损失中。
摩擦不仅消耗能量，而且伴随着磨损的产生。
依据使用和试验统计，汽车零部件的主要失效形式是磨损，磨损型的故障约占50%。
其中，磨损造成的故障在发动机总成故障中占47.2%：在变速器故障中占65.3%：在驱动桥故障中占72.9%……由于磨损型故障而带来的修理费用约占汽车使用费用总数的25%。
由此可见，摩擦带来能量的损失，磨损产生材料的损耗和零部件的失效，而降低摩擦损失、减少磨损、延长车辆使用寿命的重要措施和有效途径就是润滑。
二、润滑的功能每辆汽车都是围绕完成某一功能而由许多互相依赖、互相作用的构件和零件组合而成的一个系统。
汽车在运行中，由于受到外部环境的干扰和内部因素的作用，在功能转换过程中，由于各种矛盾的对抗而产生摩擦和磨损，同时，因摩擦磨损引起系统的功能变化，导致各单元的尺寸发生变化，造成精度下降、功能降低、严重时会引发故障和事故。
由图1可见，在输入变量一定的状况下，假设要提升有用输入，就必需设法降低损耗输出，为此，对汽车用户来说，除正确调整各部间隔和操作外，简单而有效的办法是正确地进行润滑，充分发挥润滑剂的作用，这是降低损耗输出最有效、具体而经济的方法。
润滑的功能、价值和成本间的关系为：价值=功能/成本价值是把润滑剂加入到运动体之间形成一层具有一定强度的油膜，减少机件的磨损，降低能源消耗，确保机件正常运转，提升有用输出。
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。
摩擦和磨损与润滑学的基本原理
摩擦和磨损与润滑学的基本原理一、摩擦和摩擦的种类1.什么是摩擦？相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。
这种阻力叫摩擦力。
2.摩擦的种类摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。
按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。
本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。
（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。
静金属的摩擦会产生表面粘着。
（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。
严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。
干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。
（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。
这层膜称为边界油膜。
（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。
这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。
（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。
半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。
半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。
二、磨损和磨损的种类1.什么是磨损？是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。
磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。
2.磨损的三个阶段磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段3.磨损的种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。
（1）粘着磨损由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。
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。
(整理)摩擦和磨损与润滑学的基本原理
摩擦和磨损与润滑学的基本原理一、摩擦和摩擦的种类1.什么是摩擦？相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。
这种阻力叫摩擦力。
2.摩擦的种类摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。
按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。
本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。
（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。
静金属的摩擦会产生表面粘着。
（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。
严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。
干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。
（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。
这层膜称为边界油膜。
（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。
这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。
（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。
半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。
半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。
二、磨损和磨损的种类1.什么是磨损？是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。
磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。
2.磨损的三个阶段磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段3.磨损的种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。
（1）粘着磨损由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。
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。
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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第2章摩擦、磨损及润滑概述
（一）基本要求
1．熟练掌握摩擦的种类。
2．熟悉磨损的过程，会分析磨损的原因。
3．掌握润滑和密封。
（二）教学的重点与难点
重点：磨损的过程，会分析磨损的原因
难点：润滑和密封
（三）教具
挂图
（四）教学内容
2.1 摩擦与磨损
2.2 润滑
2.3 密封
随着现代科学技术的发展，对摩擦、磨损的研究已经形成一门新的学科领域——摩擦学。
为了节约能源、提高效率及延长机械零件的寿命，润滑是必不可少
的。
本章对摩擦、磨损作简要的介绍，重点将介绍润滑方式、润滑装置和密封装置。
了解并掌握这方面的知识有利于正确地设计、使用和维护机器。
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1／3—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半以上。
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。
2.1.1摩擦及其分类
在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时，两物体接触面间产生的阻碍物体运动的切向阻力称为摩擦力。
这种在两物体接触区产生阻碍运动井消耗能量的现象，称为摩擦。
摩擦会造成能量损耗和零件磨损，在一般情况下是有害的，因此应尽量减少摩擦。
但有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。
根据摩擦副表面问的润滑状态将摩擦状态分为四种：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦(如图所示)。
1.干摩擦
如果两物体的滑动表面为尤任何润滑剂或保护膜的纯金属，这两个物体直接接触时的摩擦称为干摩擦，如图所示。
干摩擦状态产生较大的摩擦功耗及严重的磨损，因此应严禁出现这种摩擦。
2.液体摩擦
两摩擦表面不直接接触，被油膜(油膜厚度一般在1.5——2μm以上)隔开的摩擦称为液体摩擦，如图所示。
3.边界摩擦
两摩擦表面被吸附在表面的边界膜(油膜厚度小于1μm)隔开，使其处于干摩擦与液体摩擦之间的状态，这种摩擦称为边界摩擦，如图所示。
4.混合摩擦
在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦，如图所示。
由于液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦都必须在一定的润滑条件下才能实现，因此这三种摩擦又分别称为液体润滑、边界润滑和混合润滑。
2.1.2磨损及其过程
运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。
单位时间内材料的磨损量称为磨损率。
磨损量可以用体积、质量或厚度来衡量。
机械零件严重磨损后，将降低机器的工作效率和可靠性，使机器提早报废。
因此，预先考虑如何避免或减轻磨损，是设计、使用、维护机器的一项重要内容。
但另一方面，磨损也并非全都是有害的，工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。
在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为以下三个阶段。
1.跑合(磨合)磨损阶段
这一阶段中，磨损速度由快变慢，而后逐渐减小到一稳定值。
这是由于新加工的零件表面呈尖峰状态，使运转初期摩擦副的实际接触面积较小，单位接触面积上的压力较大，因而磨损速度较快，如图中磨损曲线的oa段。
跑合磨损到一定程度后，尖峰逐渐被磨平，磨损速度即逐渐减慢。
2.稳定磨损阶段
在这一阶段中磨损缓慢、磨损率稳定，零件以平稳而缓慢的磨损速度进入零件正常工作阶段，如图中的ab段。
这个阶段的长短即代表零件使用寿命的长短，磨损曲线的斜率即为磨损率，斜率愈小磨损率就愈低，零件的使用寿命就愈长。
经此磨损阶段后零件进入剧烈磨损阶段。
3.剧烈磨损阶段
此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。
当工作表面的总磨损量超过机械正常运转要求的某一允许值后，摩擦副的间隙增大，零件的磨损加剧，
精度下降，润滑状态恶化，温度升高，从而产生振动、冲击和噪声，导致零件迅速失效，如图中的bc段。
上述磨损过程中的三个阶段，是一般机械设备运转过程中都存在的。
必须指出的是，在跑
合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油，这样才能正常地进入稳定磨损阶段。
2．1．3磨损分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
1.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，除注童满足润滑条件外，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。
2.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、温升后使金屑的顶峰塑性面牢固地粘着并熔焊在一起，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。
如气缸套与活塞环、曲轴与轴瓦、轮齿啮合表面等，皆可能出现不同粘着程度的磨损。
涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。
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。
3．疲劳磨损(点蚀)
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。
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，加入极压添加剂及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲劳磨损的能力。
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。
应该指出的是，实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的。
2.2 润滑
在摩擦副间加入润滑剂，以降低摩擦、减轻磨损，这种措施称为润滑。
润滑的主要作用是：（1）减小摩擦系数，提高机械效率；（1）减轻磨损，延长机械的使用寿命。
同时润滑还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。
2.2.1 润滑剂的性能与选择
常用的润滑剂除了润滑油和润滑脂外，还有固体润滑剂（如石墨等）、气体润滑剂(如空气等)。
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。
润滑油最重要的一项物理性能指标为粘度，它是选择润滑油的主要依据。
粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度(恩氏粘度)等表常用润滑油的性能和用途见表。
2.润滑脂
润滑脂是在润滑油中加人稠化剂(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。
各种零、部件的润滑将在相关各章节中介绍。
2.3密封装置
为了使润滑持续、可靠、不漏油，同时为了防止外界脏物进入机体，必须采用相应的密封装置。
密封装置从总体上可分为两大类：一类是固定密封，即密封后密封件之间固定不动；另一类是动密封，即密封后两密封件之间有相对运动。
固定密封可采用各种垫片，包括金属、非金属垫片以及密封胶等。
动密封又分为接触式、非接触式、半接触式密封，其中应用较广的是接触式密封，它主要是利用各种密封圈或毡圈密封。
各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。
非接触式密封有迷宫式密封、螺旋式密封(将在该动轴承的密封中论述等，半接触式密封有活塞环密封、机械密封等，其结构较复杂，主要用于重要部件的密封。
滚动轴承的密封
在一般常用的机械中，用得较多的密封装置是密封圈和填料。
密封圈有各种型式，有带骨架的和不带骨架的，有普通型和双口型等，应根据使用条件查阅手册进行选择。
密封圈也可作防尘密封件使用，但粉尘严重时，应使用专门的防尘密封圈。
采用脂润滑时，可使用毡圈密封。