摩擦磨损及润滑概述81048
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第4章摩擦磨损及润滑概述
按表面润滑情况，将摩擦分为：
1.干摩擦－ 两摩擦面间无任何润滑剂→固体表面直接 接触→摩擦、磨损大→强烈温升→不允许 →ｆ≈0.30～0.35
分子-机械理论：粘着作用和犁刨作用
2.边界摩擦－
两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开的摩擦 →ｆ≈0. 01～0.1 物理吸附膜
边界膜 3.液体摩擦－ 4.混合摩擦－
2稳定磨损(工作)
此阶段磨损平稳而缓慢→代表机件使用寿命。
3.剧烈磨损(失效)
二.磨损的类型
磨损量积累到一定值→剧烈磨损→失效。
缩短磨合期→延长稳定磨损期→推迟剧烈磨损的到来
二.磨损的类型 1.粘着磨损： 压力作用—局部温升高—粘着（焊接）
—相对运动—撕脱、剪切—材料转移
2.磨料磨损： 表面材料脱落，油不净，硬质颗粒形 成磨料
§4—1 摩 擦
摩擦- 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，或有相对滑动的趋势时，在接 触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一现象叫摩擦， 该阻力叫摩擦力。
内摩擦（物质内部）
静摩擦（运动趋势）
摩擦外摩擦动摩擦(移动形式)滑 滚动动动摩摩擦（润滑状态）混 流 边干合 体 界摩摩 摩 摩擦擦 擦 擦
3.疲劳磨损
交变应力—裂纹扩展—表面剥落— 麻点、凹坑 （疲劳点蚀）
4.腐蚀磨损 金属与介质到化学反应形成
5.冲蚀磨损 气体、流体的冲蚀
§ 4 —3 润滑剂和润滑方法
一.润滑目的： 摩擦功耗↓磨损↓, 冷却、吸振、防锈
润┌润滑油→液体 滑│润滑脂→润滑油＋稠化剂(如钙、钠、铝等金属皂) 剂└固体润滑剂→石墨、ＭoS2（二硫化钼）、聚四氟乙稀 二. 润滑油： 1.主要性能指标:
4.牛顿粘性定律 －流体中任意点处的切应力均与 该处流体的速度梯度成正比。
摩擦、磨损与润滑概述
摩擦、磨损与润滑概述摩擦、磨损和润滑是一个古老的课题，摩擦学的一般定义是：“关于相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践”。
通常也理解为包括摩擦、磨损和润滑在内的一门跨学科的科学。
在机器系统中，机器构件的运动是最基本和最重要的功能。
机器构件之间的相对运动和接触作用(约束)是通过运动副来实现的，同时也在运动副中两表面之间产生摩擦、磨损和润滑等物理现象，称作摩擦副。
运动副主要分为低副(理论上为面接触，如滑动轴承、导轨、制动器、密封等)和高副(理论上是线、点接触，如齿轮、凸轮等)。
机器中任何一个摩擦副故障(称为摩擦学失效)，都将使机器全部或相关部分产生超出设计允许的运动甚至造成功能的失效。
而这种故障在概率上又远远超过由构件整体失效导致的功能丧失。
同时，避免摩擦学失效，是一件非常复杂及艰难的问题。
因此，摩擦副的设计就是摩擦学研究的基本问题和极其重大的课题，也是机器设计的关键技术之一。
机器除了要消耗很大一部分的能量来克服摩擦阻力外，由于机器中的摩擦副往往会较早地损坏，相应的零部件(易损件)就需要定期更换。
许多机器每年制造用以更换易损件的钢材量与制造整机的相当。
再加上制造、运输、存储、维修维护的费用和维修时的停机损失，构成了机器运行成本中的一个很大的份额。
具统计，汽车的维护费用与油料费用相当；机器的失效报废，有80%以上是由磨损造成的。
常见的摩擦学失效如下：1.轴承因磨损而间隙变得过大，轴颈就偏离设计规定的位置，机器将失去预定的运动精度；当轴上作用有不稳定的载荷时，间隙过大直接导致轴颈与轴承表面的撞击和机器的振动；轴及轴上零件的变位，会导致许多不同类型的非法运动；摩擦形成的热膨胀使间隙变小或润滑不良，轴颈就可能与轴承咬死而完全不能旋转。
2.齿轮齿面或凸轮表面因磨损几何形状发生变化，结果将破坏齿轮传动的平稳性和设计所规定的从动件的运动规律，磨损还造成齿轮轮齿强度的降低和断齿。
3.运动副（如机床导轨等）的“爬行”是一个古典的非线性振动问题，其起因是静摩擦系数大于动摩擦系数而产生的特殊现象。
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
第4章摩擦、磨损及润滑详解
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 3) 油有一定的粘度
F
F
F
v
v
v
R 1
h0 hmin
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
2、弹性流体动力润滑
21
页
p 弹性流体动力
润滑油压分布
v1
v2
R2
赫兹压力分布
v1
x O
v2 缩颈
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
较软者的剪切强度极限与压缩屈服极限
b
Fn Ari
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
修正后的粘着理论：
5 页
f
Ff Fn
Bj ' sy
' sy
较软者的压缩屈服极限
1、当两金属界面被表面膜分开，为表面膜的剪切强度极限
Bj
2、当剪切发生在较软金属基体内时，为较软金属基体的剪切强 度极限
3、若表面膜局部破裂并出现金属黏附结点时，为介于较 软金属基体剪切强度极限和表面膜的剪切强度极限之间
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
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
磨合磨 损阶段
I
稳定磨损阶段
II
t
O 时间t
磨损率 q
t
磨损量q q
第 9
页 剧烈磨损阶段
III
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
化学吸附膜
4 第四章 摩擦、磨损及润滑概述
4. 流体摩擦（fluid friction） 润滑油膜厚度大到将两个表面接触的微凸体完 全分开时的摩擦。此时，没有金属的直接接触 ，润滑性能取决于润滑油本身的性质。
5. 混合摩擦（mixed friction） 两个摩擦面间有些部位呈现干摩擦，有些部位 呈现边界摩擦，有些部位呈现液体摩擦，这种 状态称为混合摩擦。摩擦系数不稳定。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦磨损及润滑概述
一、基本概念
摩擦（friction）
摩擦力 （friction force）
正压力N
v
切向力F
磨损（wear） ——摩擦时，摩擦表面材质损失或转移的现象
润滑（lubrication）——摩擦面添加介质（油、脂 等），以减小摩擦、磨损，降低材料消耗， 保证机器可靠工作的现象。
是层流，各层之间存在相对滑移，各层界面上就有剪
切力：
τ
=
-
η
∂u ∂y
∂u ∂ y —— 流体延运动方向的速度梯度
A. 动力粘度η
单位：Pa·s（国际），P (泊)（绝对单位）
B. 运 动 粘 度 ν
ν
η ρ
ρ—流体密度
单位：m2/s（国际），St (斯)（绝对单位）
C.条 件 粘 度 ηE 单位：ºEt（恩氏度）
② 油性 物理吸附膜，化学吸附膜
③ 极压性 化学反应膜。
④ 氧化稳定性 润滑油抗氧化的能力。
⑤ 闪点（flash point） 衡量易燃性的指标，高温下工作很重要。
⑥ 凝固点（solidifying point） 衡量低温下工作的性能。
（2）润滑脂（grease）
钙基润滑脂 纳基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂 ① 针入度（penetration ） 衡量脂的稠密程度，针入度小，承载能力大。 ② 滴点（drop point） 衡量润滑脂的耐高温能力。
5. 混合摩擦（mixed friction） 两个摩擦面间有些部位呈现干摩擦，有些部位 呈现边界摩擦，有些部位呈现液体摩擦，这种 状态称为混合摩擦。摩擦系数不稳定。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦磨损及润滑概述
一、基本概念
摩擦（friction）
摩擦力 （friction force）
正压力N
v
切向力F
磨损（wear） ——摩擦时，摩擦表面材质损失或转移的现象
润滑（lubrication）——摩擦面添加介质（油、脂 等），以减小摩擦、磨损，降低材料消耗， 保证机器可靠工作的现象。
是层流，各层之间存在相对滑移，各层界面上就有剪
切力：
τ
=
-
η
∂u ∂y
∂u ∂ y —— 流体延运动方向的速度梯度
A. 动力粘度η
单位：Pa·s（国际），P (泊)（绝对单位）
B. 运 动 粘 度 ν
ν
η ρ
ρ—流体密度
单位：m2/s（国际），St (斯)（绝对单位）
C.条 件 粘 度 ηE 单位：ºEt（恩氏度）
② 油性 物理吸附膜，化学吸附膜
③ 极压性 化学反应膜。
④ 氧化稳定性 润滑油抗氧化的能力。
⑤ 闪点（flash point） 衡量易燃性的指标，高温下工作很重要。
⑥ 凝固点（solidifying point） 衡量低温下工作的性能。
（2）润滑脂（grease）
钙基润滑脂 纳基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂 ① 针入度（penetration ） 衡量脂的稠密程度，针入度小，承载能力大。 ② 滴点（drop point） 衡量润滑脂的耐高温能力。
04摩擦、磨损及润滑概述
§4-3 润滑剂和添加剂和润滑方法 一、润滑剂 1、润滑油 、 润滑油可概括为三类：有机油（动物油、植物油） 润滑油可概括为三类：有机油（动物油、植物油）、矿物 化学合成油。 油、化学合成油。 闪点和燃点（衡量易燃性的指标，高温下工作很重要） ⑷. 闪点和燃点（衡量易燃性的指标，高温下工作很重要） 机器工作油温温度高时，应选用燃点高的润滑油。 机器工作油温温度高时，应选用燃点高的润滑油。 凝点（衡量低温下工作的性能） ⑸. 凝点（衡量低温下工作的性能） 低温下工作的机器应选用凝点低的润滑油。 低温下工作的机器应选用凝点低的润滑油。
磨合磨 损阶段
稳定磨损 阶段
剧烈 磨损阶段
I
II ∆q
III
磨粘附磨损、磨粒磨损、 根据磨损机理可将磨损分为 粘附磨损、磨粒磨损、疲劳 粘附磨损 磨损、 磨损、冲蚀磨损及腐蚀磨损等 6. 微动磨损 微动磨损是一种甚为隐蔽的、由粘附磨损、磨粒磨损、 微动磨损是一种甚为隐蔽的、由粘附磨损、磨粒磨损、机 械化学磨损、和疲劳磨损共同作用，而形成的复合磨损。 械化学磨损、和疲劳磨损共同作用，而形成的复合磨损。 它发生在名义上相对静止，实际上存在循环的微幅相对滑 它发生在名义上相对静止， 动的两个紧密接触表面。如轴与孔的过盈配合面、 动的两个紧密接触表面。如轴与孔的过盈配合面、滚动轴承外 圈配合面、 圈配合面、等。 这种相对滑移幅度非常小，一般仅为微米级。 这种相对滑移幅度非常小，一般仅为微米级。
第 四 章
摩擦、 摩擦、磨损及润滑概述
干摩擦状态： ① 干摩擦状态：
表面间无任何润滑剂或保护 膜，纯金属直接接触 形成微冷焊点
② 边界摩擦
边界摩擦 λ≤1
边界膜
Ra
剪断微冷焊点 机械刨犁作用 摩擦系数较大 f ≈0.3 摩擦系数有所减小 f ≈0.1
摩擦磨损及润滑
第三章 摩擦磨损及润滑
3.1 摩擦磨损及润滑概述 3.2 摩擦 3.3 磨损 3.4 润滑剂、添加剂和润滑方法 3.5 流体润滑原理
3.1 摩擦磨损及润滑概述
摩擦
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。
流 体内部分子间粘性阻力的摩擦。 混合摩擦：当摩擦状态处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态 时称之为混合的摩擦。
3.2 摩擦
一般用膜厚比大致估计两滑动表面所处的摩擦状态
＝
hmin R R
2 q1 2 q2
表面间的最小公称油膜厚度
两表面形貌轮廓的均方根偏差
边界摩擦： 1 流体摩擦： 3 混合摩擦： 1 3
3.1 摩擦磨损及润滑概述
磨损
摩擦是一种不可逆过 程，其结果必然有能量损 耗和摩擦表面物质的丧失 或迁移，即磨损。 据估计，世界上在工 业方面约有1/3-1/2的能量 消耗于摩擦过程中。
3.1 摩擦磨损及润滑概述
润滑
控制摩擦、磨损，提 高机器效率，减小能量损 失，降低材料消耗，保证 机器工作的可靠性的有效 手段为润滑。
3.润滑油必须有粘度，能保证连续供应，油量充足。
摩 擦
摩 擦
静摩擦：仅有相对滑动趋势的摩擦。 动摩擦：相对滑动中进行的摩擦。
3.2 摩擦 金 属 表 面 滑 动 摩 擦
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。 边界摩擦：当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，摩 擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。
流体摩擦：当运动副的表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于
润滑剂的作用
3.1 摩擦磨损及润滑概述 3.2 摩擦 3.3 磨损 3.4 润滑剂、添加剂和润滑方法 3.5 流体润滑原理
3.1 摩擦磨损及润滑概述
摩擦
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。
流 体内部分子间粘性阻力的摩擦。 混合摩擦：当摩擦状态处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态 时称之为混合的摩擦。
3.2 摩擦
一般用膜厚比大致估计两滑动表面所处的摩擦状态
＝
hmin R R
2 q1 2 q2
表面间的最小公称油膜厚度
两表面形貌轮廓的均方根偏差
边界摩擦： 1 流体摩擦： 3 混合摩擦： 1 3
3.1 摩擦磨损及润滑概述
磨损
摩擦是一种不可逆过 程，其结果必然有能量损 耗和摩擦表面物质的丧失 或迁移，即磨损。 据估计，世界上在工 业方面约有1/3-1/2的能量 消耗于摩擦过程中。
3.1 摩擦磨损及润滑概述
润滑
控制摩擦、磨损，提 高机器效率，减小能量损 失，降低材料消耗，保证 机器工作的可靠性的有效 手段为润滑。
3.润滑油必须有粘度，能保证连续供应，油量充足。
摩 擦
摩 擦
静摩擦：仅有相对滑动趋势的摩擦。 动摩擦：相对滑动中进行的摩擦。
3.2 摩擦 金 属 表 面 滑 动 摩 擦
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。 边界摩擦：当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，摩 擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。
流体摩擦：当运动副的表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于
润滑剂的作用
摩擦磨损及润滑概述
cSt cSt
当 Et 16.2时，
Vt 7.14Et
cSt
润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号
为L-AN10的油在40℃时的运动粘度大约为10 cSt。
润滑性
润滑性是指润滑油中的分子与金属表面吸附形成一边
界油膜，以减小摩擦和磨损。
润滑性愈好，吸附能力愈强。 对于那些低速重载或润滑不充分的场合，润滑性具有
这是一个重要参数。
一般要求工作温度比油的闪点低
30~40℃ 。
凝点
润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到的
最高温度。
它是润滑油在低温下工作的一个重要指标，直接影
响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。
氧化稳定性
从化学意义上讲，润滑油是不活泼的。
但当它们暴露在高温气体中时，也会发生氧化并
生成硫、氯、磷的酸性化合物。
这是一种胶状沉积物，不但腐蚀金属，而且加剧
零件的磨损。
一、润滑剂
作用：
降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。
气体润滑剂 ----空气 液体润滑剂 ----润滑油 半固体润滑剂 ----润滑脂 固体润滑剂 ----石墨
分类
一、润滑剂
1. 润滑油
(1)种类：
重要指标，粘度 值越高，油越稠， 反之越稀。
有机油----动、植物油 1）粘----温相关性 矿物油----石油产品 温度 t ↑ → η ↓ 化学合成油
种类
消泡添加剂
抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂
含极压添 加剂的油 含脂肪 酸的油
含脂肪酸和极压添加剂的油 软化温度t/℃
三、润滑方法
1、油润滑
人工给油 滴油润滑 油环润滑 飞溅润滑 压力循环润滑 低速传动
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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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 两种不同的称谓 擦伤磨损
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
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
潘存云教授研制
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
摩擦——相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象
一、摩擦的机理 ▲ “机械说” ——摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用
▲ “分子说” ——摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用
▲ “机械－分子说” 两种作用均有
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
二、摩擦的分类
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。
作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨损类型：
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
腐蚀磨损——当摩擦表面材料在环境的化学或电化学 作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损 即为腐蚀磨损。
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨损类型：
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01
江苏科技大学专用
vv
潘存云教授研制
v
潘存云教授研制
v
潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
4. 混合摩擦 混合摩擦是指摩擦表面间处于边界
v
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
潘存云教授研制
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。
边界摩擦 f
混合摩擦
在一般机器中，处于后三种情况的混合状态。
称无量纲参数ηn/p为轴承特 性数。 η-动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数
液体摩擦
摩擦学研究的最新进展： 微－纳米摩擦学理论
o
潘存云教授研制
摩擦特性曲线 ηn/p
可实现： f ≤0.001 ——超润滑摩擦状态。
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
第4、5章 机械零件设计概论
§4、5-1 §4、5-2 §4、5-3 §4、5-4 §4、5-5 §4、5-6
摩擦 磨损 润滑 材料选用原则 公差与配合 机械零件的工艺性
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
§4、5-1摩 擦
摩擦学——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。
微动磨损—是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。
应用实例：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、
旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
§4、5-3 润 滑
一、 润滑剂
作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。
▲稳定磨损阶段——零件在
机器的寿命
平稳而缓慢的速度下磨损
时间
剧烈磨 损阶段
它标志着磨擦条件相对稳定。
▲剧烈磨损阶段——在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭
到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。零件
即将进入报废阶段
设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈
磨损期的到来。
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
§4、5-2磨 损
磨损—由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。 后果—降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。
磨损过程大致如图所示：
磨损量 磨损曲线
▲磨合阶段——包括摩擦表
面轮廓峰的形状变化和表面
材料被加工硬化两个过程
它是磨损的不稳定阶段，在整个寿命周期内时间很短。磨合阶段 稳定磨损阶段
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。
江苏科技大学专用
作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨损类型：
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
潘存云教授研制
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。
功耗↑ 磨损↑ 温度↑ 烧毁轴瓦
不允许出现干摩擦！
2. 边界摩擦 运动副表面有一层厚度<1 μm的薄
油膜，不足以将两金属表面完全分开， 其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。
比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3
3. 液体摩擦 有一层压力油膜将两金属表面隔开，
彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。
分类
气体润滑剂——空气 液体润滑剂——润滑油 半固体润滑剂——润滑脂 固体润滑剂
1. 润滑油
有机油——动、植物油
种类： 矿物油——石油产品，
化学合成油
矿物油来源充足、成本低廉、稳定性好、因而应用最广。
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作者： 潘存云教授
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
潘存云教授研制
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
起的机械磨损。
点蚀过程：
产生初始疲劳裂纹→扩展→ 微粒脱落，形成点蚀坑。
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作者： 潘存云教授
磨损的机理： 磨损类型：
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
潘存云教授研制
冲蚀磨损—流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬
质颗粒冲击零件表面所引起的机械磨损。利
用高压空气输送型砂或高压水输送碎石时，
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管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。。
近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这样一些部位的破坏， 才引起人们对这种磨损形式的特别注意
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——仅有相对运动趋势时的摩擦。
动 摩 擦——在相对运动进行中的摩擦。 滑动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滑动。
滚动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滚动。
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作者： 潘存云教授
三、 滑动摩擦状态
1. 干摩擦
两零件表面直接接触后，因为微观局部 压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。