机械设计基础第二章摩擦、磨损及润滑
最新机械设计基础教案——第2章 磨擦、磨损及润滑概述
第2章磨擦、磨损及润滑概述（一）教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑剂类型。
（二）教学的重点与难点摩擦副基本性质、典型磨损过程及润滑剂的选择（三）教学内容§2.1 摩擦摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力，——这种现角叫磨擦磨损——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↓直至破坏润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
摩擦学——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、是边缘和交叉学科。
一、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦而实际上，即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜，实际f比在真空中测定值小很多。
机理：②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时，接触点相互啮合，摩擦力为啮合点问切向阻力的总和，表面越粗糙，摩擦力就越大。
但不能解释光F越大，且与滑动速度V 滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大，f有关。
二、边界摩擦（边界润滑）——摩擦面上有一层边界膜起润滑作用边界膜物理吸附膜——润滑油中脂肪酸极性分子与金属表面相互吸引而引成的吸附膜，其摩擦如图2-4a和2-4b所示，图2-5为吸附在金属表面上的多层分子膜模型，距表面愈远吸附能力愈弱，剪切强度愈低，f随层数而下降。
膜——边界膜较薄（一个分子长约2nm，如膜有10个分子厚，其厚度为0.02μm，远小于两摩擦表面的粗糙度之和），∴磨损不可避免。
另外，温度对物理吸附膜影响较大→受热膜易脱附、乱向甚至破坏，∴适于常温、轻载、低速下工作。
化学吸附膜——由润滑油中的分子靠分子键与金属表面形成化学吸附的称——强度、稳定性好于物理吸附膜，受热后熔化温度较高，适合于中等载荷、速度和温度下工作。
化学反应膜——润滑油中加入硫、磷等元素的化合物（即添加剂）与金属表面进行化学反应而形成的膜——较厚、熔点较高、剪切强度较低、稳定性较好，∴适合于重载、高速和高温。
机械设计摩擦磨损和润滑ppt课件
油粘度。
33
4）冲蚀磨损 • 形成：一定速度的硬质微粒反复作用，表面受法
向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。 • 现象：表面疲劳，材料损失。 • 影响因素：材料硬度
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5）腐蚀磨损（电化学作用）
• 形成：空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电 化学作用。
• 现象：表面腐蚀并磨损。 • 影响因素：环境、润滑油的腐蚀性。
9 )纳米添加剂
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21
实现流体摩擦必须具备一定的条件。分述如下: 1)流体动压润滑
所需条件：楔形空间，足够速度，粘性流体
22
应用实例：
硬盘驱动器
23
air bearing
24
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2）弹性流体动压润滑
考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的 影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑，简称为弹流润滑。
两表面的距离称为平均油膜厚度。接触区的出口处 油膜变薄,这种现象称为“颈缩”,此处两表面距离称为最 小油膜厚度。
扫 描 隧 道 显 微 镜 的 分 辨 率 很 高 ， 横 向 为 0.1~0.2nm ， 纵 向 可 达 0.001nm。它的优点是三态（固态、液态和气态）物质均可进行观察， 而普通电镜只能观察制作好的固体标本。
15
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。
机械设计 第二章 摩擦、磨损及润滑
F A dy
du τ = η dy
du B
§2-3 润 滑
二、润滑剂及其性能指标
τ du τ = η η= du dy dy
动力粘度η的单位： 动力粘度 的单位： 的单位
动力粘度η： 动力粘度 ： 速度梯度du/dy为1时， 为 时 速度梯度 液体内摩擦阻力大小
国际单位： 帕秒 : Pa s = N2 s = 国际单位：
混合磨擦
§2-1 摩 擦
三、滑动摩擦状态
摩 擦3
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。 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。 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－纳米摩擦学研究的一个重要方面，同学们应对 此给予关注。
重点：摩擦、磨损、润滑的基本概念、分类、 重点：摩擦、磨损、润滑的基本概念、分类、形成 机理、过程等。 机理、过程等。
基本概念
1、 摩擦：相对运动（或有 相对运动趋势）的 摩擦：相对运动（ 相对运动趋势） 接触表面间阻碍相对运 动的现象 利弊： 制动； 利弊：摩擦传动 、 制动；磨损 、 能耗 ；
2、 摩 损 ：摩擦表面物质不断丢 失或转移的现象 （机械零件报废80% 属于磨损失效） 机械零件报废80% 属于磨损失效） 80
3、 润滑：相对运动表面间 加入减摩介质 润滑剂 润滑： （ 降低摩擦减少磨损 ）
基本概念
4、摩擦学 、 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学 。 摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑， 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。 以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。 消耗于摩擦。 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， 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， 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， 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。 省制造零件及其所需材料的费用。 随着科学技术的发展， 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， 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。 领域。
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。
(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。
机械设计基础课后习题答案(第四版)陈立德---罗卫平
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。
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。
第二章摩擦、磨损及润滑概述
1
第2章 摩擦、磨损及润滑概述
§1.1 摩擦与磨损 §2.2 润滑 §2.3 密封装置
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、 2.1 摩擦与磨损
摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上 1/3~1/2的能源消耗在摩擦上，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。 2.1.1 摩擦及其分类 两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称 为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦 制动器等。
一般润滑油的牌号就是该润滑油在40°C（或100°C）时 运动粘度（以 mm 2 s 为单位）的平均值。 （3）条件粘度 以
0
12
Et
表示恩氏粘度（即为条件粘度）。
运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算： 当1.35≤°E≤3.2时
8.64 ν = 8.0°E °E
当°E>3.2时
4.0 ν = 7.6°E °E
2.润滑脂 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。 润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需 经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大 的适应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不 宜用于高速传动的场合。
16
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、
8
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。
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、 2.2 润滑
润滑的主要作用是: 减小摩擦系数,提高机械效率;
9
减轻磨损,延长机械的使用寿命。还可起到冷却、防 尘以及吸振等作用。
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
第二十一页，编辑于星期日：十五点 五分。
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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
第五页，编辑于星期日：十五点 五分。
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抛光＋涂层变速箱齿轮
第六页，编辑于星期日：十五点 五分。
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抛光＋涂层变速箱齿轮
第七页，编辑于星期日：十五点 五分。
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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。
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抛光＋涂层滚子
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；。
机械设计基础学习机械摩擦与磨损的基本知识
机械设计基础学习机械摩擦与磨损的基本知识机械摩擦与磨损是机械工程中一个重要的领域，对于机械设计和使用具有重要的意义。
本文将介绍机械摩擦与磨损的基本知识，包括摩擦力的起因、磨损类型和磨损的影响因素等内容。
一、摩擦力的起因机械摩擦力是机械系统中两个接触面之间相对运动所产生的力。
摩擦力的起因是由于两个接触面间的微小凹凸不平均对接触面的横截面积产生作用，通过接触面间的锁紧效应，使两接触面产生相对运动。
当两接触面之间产生相对滑动时，摩擦力就会产生。
摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力，分别表示在相对静止和相对运动状态下的摩擦力大小。
二、磨损类型机械磨损是指两个接触表面之间的物质互相摩擦而导致表面物质的剥蚀，产生表面形状和尺寸发生变化的现象。
磨损类型主要包括磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
1. 磨损是机械摩擦中最常见且最基本的磨损形式。
磨损分为表面磨损和内部磨损两种形式。
表面磨损又可细分为磨粒磨损、划痕磨损和疲劳磨损三种形式。
2. 疲劳磨损是机械元件在交变载荷或循环应力作用下发生的磨损形式。
这种磨损是由于表面微小裂纹在交变载荷作用下不断扩展而导致的。
3. 腐蚀磨损是指接触表面在介质的腐蚀作用下发生的磨损。
介质可导致金属表面的腐蚀，并随着运动而进一步加快磨损的发生。
三、磨损的影响因素磨损的发生受到多个因素的影响，其中包括材料的物理和化学性质、工作条件和润滑状态等。
1. 材料的物理和化学性质是磨损发生的基础因素。
硬度、韧性、拉伸强度和断裂韧度等物理性质会直接影响磨损的程度和形式。
材料的化学稳定性和表面涂层等因素也会影响材料的磨损性能。
2. 工作条件是磨损发生的外部因素。
工作温度、载荷大小、相对运动速度和运动轨迹等工作条件都会对磨损产生影响。
3. 润滑状态是磨损发生的重要因素。
润滑剂的使用和润滑液的性质都会影响接触表面的摩擦与磨损行为。
四、磨损的预防与控制为了减少机械摩擦与磨损的发生，需要采取相应的预防和控制措施。
1. 选用合适的材料。
机械设计基础认识机械设计中的摩擦与磨损
机械设计基础认识机械设计中的摩擦与磨损机械设计基础：认识机械设计中的摩擦与磨损摩擦与磨损是机械设计中常见的问题，它们会直接影响机械的使用寿命和性能。
在机械设计过程中，合理控制摩擦与磨损是非常重要的。
本文将从理论和实践两个方面探讨机械设计中的摩擦与磨损问题。
一、摩擦力的产生与计算摩擦力是由两个接触着的物体之间相互抵抗运动的力。
在机械设计中，了解和计算摩擦力对于判断和控制机械系统的稳定性和效率至关重要。
摩擦力的计算可以通过考虑两个接触面之间的摩擦系数和受力情况来实现。
摩擦系数代表了两个物体之间的摩擦特性，它与物体的材料和表面状况有关。
通过摩擦系数可以计算出摩擦力的大小，从而帮助我们预测机械系统的工作条件和性能。
二、磨损的原因与分类磨损是由于摩擦力的作用导致的物体表面的物质逐渐损耗和磨损的现象。
磨损的原因多种多样，常见的有磨粒、表面疲劳和润滑不良等。
磨损可以分为几种不同的类型，包括表面磨损、胶着磨损和疲劳磨损等。
不同类型的磨损对机械系统的影响和处理方法也各不相同。
因此，在机械设计中，我们需要了解磨损的类型和原因，以便采取相应的措施来减少或控制磨损。
三、摩擦与磨损的控制方法为了提高机械设计的性能和寿命，我们需要采取一定的方法来控制摩擦与磨损。
首先，选择适当的材料是降低摩擦与磨损的关键。
材料的硬度、强度、耐磨性以及润滑性等特性将直接影响机械系统的摩擦和磨损情况。
其次，正确选择和使用润滑剂是减少摩擦与磨损的重要手段。
润滑剂可以降低接触面之间的摩擦系数，减少磨损和能量损失。
此外，通过改进机械配件的表面处理和涂层技术，我们也可以有效地降低摩擦与磨损。
例如，金属表面的镀硬铬、电镀镍和表面喷涂等技术都可以提高机械部件的表面硬度和耐磨性。
最后，正确的机械运行状态与维护管理也是减少摩擦与磨损的关键。
合理的装配、正确调整机械部件之间的间隙和间距，以及定期的检修和维护，将有助于延长机械的使用寿命和提高其性能。
总结：在机械设计中，理解摩擦与磨损的基本原理和控制方法对于设计出高效、可靠的机械系统至关重要。
机械设计复习要点及重点习题
机械设计复习要点及重点习题摩擦、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。
2/12221min)(q q R R h +=λ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。
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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。
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。
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磨损量 （mg)
160
等离子喷涂WC－
12Co 140
120
100
80
60
40
20
0 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480
循环次数(分钟）
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§2—3 润滑
一、润滑剂及主要性能
1、润滑油 有机油、矿物油、合成油
2. 移动运动密封装置：机器中相对移动的零件间的密封称为移 动密封，多采用密封圈密封
（1）O型密封圈
（2）V型密封圈
（3）Y型和U型密封圈
（4）L型密封圈
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三、密封装置的选择
1.静密封较为简单，可根据压力、温度选择不同材料的垫片、 密封胶等
2.回转运动密封装置较多，要根据工作速度、压力大小、温度高低 选择。使用较普遍的是O型、J型密封圈，低速时毡圈应用较广。
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
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 O型密封圈：运动速度v<2-5m/s
（1）密封圈密封装置 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
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(2）端面密封装置：常用在高温、高压、高速或腐蚀介质工作 条件下的回转轴
（3）曲路密封装置：适用于环境差、转速高的轴
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 塑性变形
边界膜
液体
边界摩擦—最低要求
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化学吸附膜 中等载荷、速度和温度
(a)
化学反应膜 重载、高速和高温
三、混合摩擦（润滑）
膜厚比
hlim /R (a1R a2)
(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
磨合磨 损阶段
I
稳定磨损阶段
II
剧烈磨损阶段
III
磨损量 q q
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
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
（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 0ep
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
F vБайду номын сангаас
F v
F v
雷诺方程
R2 R1
弹性变形 塑性变形
边界膜
液体
液体摩擦
弹性变形 塑性变形
边界膜
液体
混合摩擦
弹性变形 塑性变形
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
ArB
Fn
sy
B
b
Fn a
Ari
f Ff B Fn sy
二、边界摩擦（边界润滑） 物理吸附膜如图 常温、轻载、低速
u=v
A
F=1N
O
x
v=1m/s
1m
u
y
u=0
B
1m 1m
2、粘度常用单位 （1）动力粘度η 单位：N·s/m2
F=1N
v=1m/s
1m
1m
1m
（2）运动粘度v
v(Pa s)/ (k/g m 3)
物理单位：cm2/s，—1St（斯） （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
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。
→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
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。
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
2）滴点
3）安定性
3、固体润滑剂 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
1、粘性定律
u
y
牛顿粘性定律 η——流体的动力粘度