第一章 摩擦学基础知识磨损
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摩擦磨损与润滑课件第一章绪论
抗氧化性
表示润滑剂在长期储存和使用过程中抵抗氧 化变质的能力。
05
CATALOGUE
润滑理论简介
润滑理论的发展历程
01
古代润滑理论
古代人类在实践中发现某些物质可以减少摩擦，如油脂、动物脂肪等，
但缺乏科学理论支撑。
02
近代润滑理论
随着工业革命的发展，机械设备的广泛应用，润滑理论逐渐形成。例如
，库伦提出了关于摩擦的定律，奠定了现代摩擦学的基础。
02
CATALOGUE
摩擦现象与原理
摩擦现象的分类
01
02
03
干摩擦
表面之间没有润滑剂，如 金属之间的摩擦。
流体摩擦
表面被润滑剂分开，如滑 轮中的润滑油与金属表面 之间的摩擦。
边界摩擦
表面间有一层极薄的润滑 剂，如滑动轴承中的润滑 油膜与轴颈之间的摩擦。
摩擦产生的原理
表面粗糙度
由于表面微观不平度，实际接触面积 小于名义接触面积，导致实际接触点 承受压力，产生弹性变形和塑性变形 ，从而产生摩擦。
疲劳剥落
由于循环接触应力作用 ，使表面材料发生疲劳
裂纹并剥落。
粘着与撕脱
由于粘着作用，使材料 从一个表面转移到另一 个表面，或从一个表面
撕脱。
腐蚀与磨损
由于腐蚀介质的作用， 使表面材料发生腐蚀并
导致磨损。
04
CATALOGUE
润滑及其作用
润滑剂的种类
润滑油
主要用于液体润滑，如发动机 机油、齿轮油等。
交通运输领域
润滑理论在交通运输领域中涉及汽车、飞机和船舶等交通 工具的发动机润滑、传动系统润滑和液压系统润滑等方面 。
科研领域
润滑理论也是摩擦学、流体力学、材料科学等领域的重要 研究方向之一，对于推动相关学科的发展具有重要意义。
表示润滑剂在长期储存和使用过程中抵抗氧 化变质的能力。
05
CATALOGUE
润滑理论简介
润滑理论的发展历程
01
古代润滑理论
古代人类在实践中发现某些物质可以减少摩擦，如油脂、动物脂肪等，
但缺乏科学理论支撑。
02
近代润滑理论
随着工业革命的发展，机械设备的广泛应用，润滑理论逐渐形成。例如
，库伦提出了关于摩擦的定律，奠定了现代摩擦学的基础。
02
CATALOGUE
摩擦现象与原理
摩擦现象的分类
01
02
03
干摩擦
表面之间没有润滑剂，如 金属之间的摩擦。
流体摩擦
表面被润滑剂分开，如滑 轮中的润滑油与金属表面 之间的摩擦。
边界摩擦
表面间有一层极薄的润滑 剂，如滑动轴承中的润滑 油膜与轴颈之间的摩擦。
摩擦产生的原理
表面粗糙度
由于表面微观不平度，实际接触面积 小于名义接触面积，导致实际接触点 承受压力，产生弹性变形和塑性变形 ，从而产生摩擦。
疲劳剥落
由于循环接触应力作用 ，使表面材料发生疲劳
裂纹并剥落。
粘着与撕脱
由于粘着作用，使材料 从一个表面转移到另一 个表面，或从一个表面
撕脱。
腐蚀与磨损
由于腐蚀介质的作用， 使表面材料发生腐蚀并
导致磨损。
04
CATALOGUE
润滑及其作用
润滑剂的种类
润滑油
主要用于液体润滑，如发动机 机油、齿轮油等。
交通运输领域
润滑理论在交通运输领域中涉及汽车、飞机和船舶等交通 工具的发动机润滑、传动系统润滑和液压系统润滑等方面 。
科研领域
润滑理论也是摩擦学、流体力学、材料科学等领域的重要 研究方向之一，对于推动相关学科的发展具有重要意义。
磨损及磨损理论
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高，切应力高于粘着结合强度。 剪切破坏发生在摩擦副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。
此时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱，出现严重磨损。如果滑动继 续进行，粘着范围将很快增大，摩擦产生的热量使表面温度剧增，极易出现 局部熔焊，使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。 这种破坏性很强的磨损形式，应力求避免。
所以磨损是机器最常见、最大量的一种失效方式。据调查， 轮胎压痕(SEM 5000X) 联邦德国在1974年钢铁工业中约有30亿马克花费在维修上，其中 直接由于磨损造成的损失占47%，停机修理所造成的损失与磨损 直接造成的损失相当，如果再加上后续工序的影响，其经济损失 还需加上10%一20%。
摩擦痕迹 (350X)
1.6
磨损过程的一般规律：
1、磨损过程分为三个阶段:
表面被磨平， 实际接触面 积不断增大， 表面应变硬 化，形成氧 化膜，磨损 速率减小。
随磨损的增长，磨耗 增加，表面间隙增大， 表面质量恶 化，机件快速失效。
斜率就是磨损速率，唯一稳定值； 大多数机件在稳定磨损阶段（AB 段）服役； 磨损性能是根据机件在此阶段 的表现来评价。
（3）磨损比
冲蚀磨损过程中常用磨损比(也有称磨损率)来度 量磨损。
Hale Waihona Puke 材料的冲蚀磨损量（g或μ m 3） 磨损比＝ 造成该磨损量所用的磨料量（g）
它必须在稳态磨损过程中测量，在其它磨损阶段 中所测量的磨损比将有较大的差别。 不论是磨损量、耐磨性和磨损比，它们都是在一 定实验条件或工况下的相对指标，不同实验条件或 工况下的数据是不可比较的。
当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料的屈服极限σy之间的关系：
（1）
当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产生的磨屑为半球形。 其体积为(2/3)πa3，则单位滑动距离的总磨损量为:
设备润滑基础知识
的运动阻力，叫摩擦力，这种现象
叫摩擦。
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、
链杆与铰链、蜗杆与蜗轮、链条与
链轮、凸轮与顶杆、皮带与皮带轮
等。这些运动副在相对运动的同时
都会发生摩擦，因此，我们也称这
些运动副为摩擦副。
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摩擦的有害方面主要是：
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2．意外的(过早的或事 故的)磨损：
机件在工作期内，因发 生过早的磨损会提前损 坏，或因机件产生缺陷 造成强烈的破坏事故。 一般情况是润滑不良会 引起机件工作不正常。 有时磨损虽在允许范围 内，但磨损速度却迅速 的增快，缩短机械工作 寿命(周期)，最后机件突 然损坏造成事故。
设备润滑基础知识
力问题。因此这门学科的内容包括各种有用的知识，
其所涉及的内容很广泛，有润滑、摩擦、磨损、接触
力学，表面物理和化学等方面的课题。摩擦学就是运
用了物理、化学、数学、材料学和工程学方面的基础
知识来研究各种工程问题；医学问题，日常生活方面
的一切问题。这门学科确实是一门多科性的学科。这
就把摩擦、磨损、润滑，零件设计有机地联系在一起
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设备润滑基础知识
4．机件的工作条件对磨损的 影响
(1)机件的受力性质：
它包括载荷的种类、大小和 方向（即短时的、连续的、 突加的、冲击的、局部集中 的、分散均布的、反复载荷、 变载荷等)对磨损的不同影响。
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2020/12/8
设备润滑基础知识
第一章 摩擦、磨损与润滑
n 第一节 摩擦学简介
n 一、摩擦学发展简史：
摩擦和磨损ppt课件
1)粘着磨损 (最普通的磨损)
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转 。
影响因素： ①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副的 相对运动； ②脆性材料比塑性材料的粘着能力高； ③在一定范围内，零 件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。
机械基础
§1-3 摩擦和磨损
摩擦和磨损
1
§1-4 摩擦与磨损
摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。 有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用
摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。 由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。 据估计目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦 中，约80%的机器是因为零件磨损而失效。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
摩擦和磨损
8
§1-4 摩擦与磨损 1. 磨损过程
磨
损 量
Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
0 t2
t1
时间t
0~t1 ：磨合阶段 t1~t2：稳定磨损阶段
t2~~：剧烈磨损阶段
摩擦和磨损
9
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
(1)磨合阶段
在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较 大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨损
因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。
摩擦和磨损
2
§1-4 摩擦与磨损
一、 摩擦
1. 定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转 。
影响因素： ①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副的 相对运动； ②脆性材料比塑性材料的粘着能力高； ③在一定范围内，零 件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。
机械基础
§1-3 摩擦和磨损
摩擦和磨损
1
§1-4 摩擦与磨损
摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。 有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用
摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。 由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。 据估计目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦 中，约80%的机器是因为零件磨损而失效。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
摩擦和磨损
8
§1-4 摩擦与磨损 1. 磨损过程
磨
损 量
Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
0 t2
t1
时间t
0~t1 ：磨合阶段 t1~t2：稳定磨损阶段
t2~~：剧烈磨损阶段
摩擦和磨损
9
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
(1)磨合阶段
在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较 大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨损
因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。
摩擦和磨损
2
§1-4 摩擦与磨损
一、 摩擦
1. 定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
摩擦磨损
4 粘着摩擦理论1950年的鲍登和泰伯提出：当接触表面相 互压紧时，它们只在微凸体的顶端接触，由于接触面积很 小，接触着的微凸体上压力很高，足以引起塑性变形。使 得紧密接触处发生牢固粘着，即接点产生冷焊现象。若要 接触物体产生相对滑动，必须剪断冷焊点。因此摩擦力的 粘着分量可表示为
F A r
2、磨粒尺寸的影响： 一般金属的磨损量随磨料平均尺寸的增 大而增加，到某一临界值后，磨损量便保持 不变，即磨损与磨料的尺寸无关。钢磨损量 与磨料尺寸关系如右图所示。各种材料磨料 临界尺寸是不相同的，磨料的临界尺寸还与 工作零件的结构和精度有关。
3、显微组织的影响： a.基体组织 由铁素体逐步转变为珠光体、贝氏体、马氏体时，耐磨 性提高。众所周知，铁素体硬度太低，故耐磨性很差。马氏 体与回火马氏体硬度高，所以耐磨性好。但在相同硬度时， 下贝氏体氏体的耐磨性要比回火马氏体的好得多。钢中的残 余奥氏体也影响抗磨料磨损能力。在低应力磨损下，残余奥 氏体数量较多时，将降低耐磨性；反之，在高应力磨损下， 残余奥氏体因能显著加工硬化或转变为马氏体而改善耐磨性。
4、载荷的影响：
载荷显著地影响各种材料的磨粒磨 损。 如右图所示，线磨损度与表面压力 成正比。当压力达到转折值pc 时, 线 磨损度随压力的增加变得平缓, 这是 由于磨粒磨损形式转变的结果。各种 材料的转折压力值不同。
3.5.1粘着磨损的定义与分类
定义： 当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成的 结点发生剪切断裂，接触表面的材料从一个表面转 移到另一个表面的现象称为粘着磨损。
3.2.1 摩擦的定义和分类： 当两个相互接触的物体在外力作用下产生 相对运动或具有相对运动的趋势时，在接 触面间产生的切向运动阻力称为摩擦力， 这个阻力与运动方向相平行，这种现象称 之为摩擦。
摩擦学基础知识磨损
？相同金属或互溶性大的材料摩擦副易发生 粘着磨损。 ？异种金属或互溶性小的材料摩擦副抗粘着 磨损能力较高。 ？金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于 异体金属摩擦副 。
第一章-摩擦学基础知识磨损
c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力 高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
第一章-摩擦学基础知识磨损
（2）磨粒尺寸：一般金属的磨损率随磨粒平均 尺寸的增大而增大，当磨粒尺寸达到一定临 界尺寸后，磨损率不再增大，临界尺寸大约 为80μm。
磨粒尺寸影 响
第一章-摩擦学基础知识磨损
（3）载荷的影响：磨损率与压力成正比， 但有一转折点，当压力达到或超过临界 压力时，磨损率随压力的增加变的平缓。
第一章-摩擦学基础知识磨损
磨粒磨损
1 定义: 摩擦过程中，硬的颗粒或硬的凸出物冲刷 摩擦表面引起材料脱落的现象。磨粒是摩擦表面
互相摩擦产生或由介质带入摩擦表面。
2 磨料磨损分类及其磨损特征：
分类 类型
特征
实例
磨料 固定 形态
自由 磨损
固定 磨损
磨粒自由松散，可以在表面 刮板、输 滑动或滚动，磨粒之间也有 送机溜槽 相对运动。
第一章-摩擦学基础知识磨损
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损 量急剧增大。精度降低、间隙增大，温 度升高，产生冲击、振动和噪声，最终 导致零部件完全失效。
第一章-摩擦学基础知识磨损
非典型磨 损曲线
第一章-摩擦学基础知识磨损
2. 磨损特性曲线----浴盆曲线
典型浴 盆曲线
第一章-摩擦学基础知识磨损
第一章-摩擦学基础知识磨损
c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力 高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
第一章-摩擦学基础知识磨损
（2）磨粒尺寸：一般金属的磨损率随磨粒平均 尺寸的增大而增大，当磨粒尺寸达到一定临 界尺寸后，磨损率不再增大，临界尺寸大约 为80μm。
磨粒尺寸影 响
第一章-摩擦学基础知识磨损
（3）载荷的影响：磨损率与压力成正比， 但有一转折点，当压力达到或超过临界 压力时，磨损率随压力的增加变的平缓。
第一章-摩擦学基础知识磨损
磨粒磨损
1 定义: 摩擦过程中，硬的颗粒或硬的凸出物冲刷 摩擦表面引起材料脱落的现象。磨粒是摩擦表面
互相摩擦产生或由介质带入摩擦表面。
2 磨料磨损分类及其磨损特征：
分类 类型
特征
实例
磨料 固定 形态
自由 磨损
固定 磨损
磨粒自由松散，可以在表面 刮板、输 滑动或滚动，磨粒之间也有 送机溜槽 相对运动。
第一章-摩擦学基础知识磨损
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损 量急剧增大。精度降低、间隙增大，温 度升高，产生冲击、振动和噪声，最终 导致零部件完全失效。
第一章-摩擦学基础知识磨损
非典型磨 损曲线
第一章-摩擦学基础知识磨损
2. 磨损特性曲线----浴盆曲线
典型浴 盆曲线
第一章-摩擦学基础知识磨损
第一章 摩擦学基础知识(摩擦表面)解读
（2）将各平行线截取轮廓图形中微凸体的长度相加， 画在轮廓图右侧，直到轮廓图形的最低点为止，连 接图中各点，即得到支承面曲线。
（3）描述参数（GB3505-83)： 相对支承长度率：
支承面积： Ax离峰顶h处面积 Ao离峰顶最大高度面积
（4）按支承面积的大小将轮廓图形分三个高度层：支承面积小 于25%的部分称为波峰，为最高层；在25%~75%之间部分称 为波中，为中间层；大于75%部分为波谷，最低层。
塑性接触状态:
实际接触面积与载荷为线性关系，而与高度分布函 数ψ(z)无关。 结论：实际接触面积与载荷的关系取决于表面轮廓 曲线和接触状态。当为塑性接触时，无论高度分布 曲线如何，实际接触面积都与载荷成线性关系。在 弹性接触状态下，大多数表面的轮廓高度接近于正 态分布，实际接触面积与载荷也具有线性关系。
第一章 摩擦学基础知识
1 摩擦表面
1.表面形貌组成：
固体表面的微观几何形状，即形状公差、波 纹度和表面粗糙度统称为表面形貌。
（1）表面形状误差：
实际表面形状与理想表面形状的宏观 偏差，是一种连续而不重复的形状偏差。 它是机床- 工件- 刀具系统的误差和弹 性变形等造成，如机床和刀具精度不够、 不正确的加工规范或温度应力等。表面 形状误差的数值由最大偏差表示，国家 标准 GB1182～1184-80 规定了形状和 位置公差。
（4）四次矩-峰态K：分布曲线的陡峭度。正态K =3，K<3概率分散，表面凸峰较平缓。K >3概 率集中，凸峰较尖锐。
(3). 自相关函数R(l)：
反映了相邻轮廓的关系和轮廓曲线的变化趋势。 对于任一条轮廓曲线，自相关函数是各点的轮廓 高度与该点相距一定间隔处的轮廓高度乘积的数 学期望，即
离散函数：测量长度内测量点n，高度值xi，则
（3）描述参数（GB3505-83)： 相对支承长度率：
支承面积： Ax离峰顶h处面积 Ao离峰顶最大高度面积
（4）按支承面积的大小将轮廓图形分三个高度层：支承面积小 于25%的部分称为波峰，为最高层；在25%~75%之间部分称 为波中，为中间层；大于75%部分为波谷，最低层。
塑性接触状态:
实际接触面积与载荷为线性关系，而与高度分布函 数ψ(z)无关。 结论：实际接触面积与载荷的关系取决于表面轮廓 曲线和接触状态。当为塑性接触时，无论高度分布 曲线如何，实际接触面积都与载荷成线性关系。在 弹性接触状态下，大多数表面的轮廓高度接近于正 态分布，实际接触面积与载荷也具有线性关系。
第一章 摩擦学基础知识
1 摩擦表面
1.表面形貌组成：
固体表面的微观几何形状，即形状公差、波 纹度和表面粗糙度统称为表面形貌。
（1）表面形状误差：
实际表面形状与理想表面形状的宏观 偏差，是一种连续而不重复的形状偏差。 它是机床- 工件- 刀具系统的误差和弹 性变形等造成，如机床和刀具精度不够、 不正确的加工规范或温度应力等。表面 形状误差的数值由最大偏差表示，国家 标准 GB1182～1184-80 规定了形状和 位置公差。
（4）四次矩-峰态K：分布曲线的陡峭度。正态K =3，K<3概率分散，表面凸峰较平缓。K >3概 率集中，凸峰较尖锐。
(3). 自相关函数R(l)：
反映了相邻轮廓的关系和轮廓曲线的变化趋势。 对于任一条轮廓曲线，自相关函数是各点的轮廓 高度与该点相距一定间隔处的轮廓高度乘积的数 学期望，即
离散函数：测量长度内测量点n，高度值xi，则
机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述
St=1cm2/s=100 cSt =10-4 m2/s。 常用St的百分之一cSt作为单位，称为厘斯，因而1
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
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》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》课件
3
润滑剂的性能指标包括粘度、极压性、抗磨性、 抗氧化性等，这些指标需要根据实际需求进行选 择。
摩擦学材料的选择与应用
摩擦学材料是指具有良好摩擦性能和耐磨性能的材料，如金属、塑料、陶瓷等。
选择摩擦学材料时需要考虑其硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能指标，以及成 本和加工难易程度等因素。
摩擦学材料广泛应用于机械、汽车、航空航天、能源等领域，如轴承、齿轮、密封 件、刹车片等，以提高设备性能和延长使用寿命。
智能化润滑决策
02
基于大数据和人工智能技术，实现智能化润滑决策，提高润滑
效率并减少浪费。
智能润滑材料
03
开发具有自适应、自修复功能的智能润滑材料，以适应各种复
杂工况和环境。
环境友好型润滑剂的开发
生物可降解润滑剂
利用可生物降解的油脂、植物油等作为基础油，减少对环境的污 染。
低挥发性有机化合物润滑剂
降低润滑剂中挥发性有机化合物的含量，减少对大气环境的污染。
。
摩擦和磨损之间存在相互影响的 关系，摩擦会导致磨损，而磨损 也会改变接触表面的性质，进一
步影响摩擦。
润滑对摩擦和磨损的影响
1
润滑剂能够有效地减少摩擦和磨损，通过在接触 表面形成润滑膜，将接触表面分隔开来，从而减 少直接接触的面积和压力。
2
润滑剂的选择和使用需要根据不同的工况和材料 特性进行，选择合适的润滑剂能够显著提高设备 的使用寿命和效率。
选择润滑剂时需要考虑摩擦副的材料、工作条件、环境因素和经济性等因素，以确保润滑 剂能够满足使用要求，并发挥最佳的润滑效果。
润滑剂的应用范围
润滑剂广泛应用于汽车、机械、航空航天、船舶和铁路等领域，用于减少摩擦和磨损，提 高机械效率和使用寿命。
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。
摩擦学基础知识磨损PPT课件
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(3)擦伤：
粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。 剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表 层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细 而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。
(4)划伤：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高， 切应力高于粘着结合强度。剪切破坏发生在摩擦 副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。
e: 表面粗糙度：一般情况下， 降低摩擦副的表面粗糙度能 提高抗粘着能力。
24
c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力 高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
25
d:材料的硬度： 硬度高的金属比硬度低的 金属抗粘着能力强，表面 接触应力大于较软金属硬 度的1/3时，很多金属将由 轻微磨损转变为严重的粘 着磨损。
19
(5) 咬死：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强 度都高，粘着区域大，切应力低于粘着 结合强度。摩擦副之间发生严重粘着而 不能相对运动。
20
4 简单粘着磨损计算(Archard模型)：
21
三条粘着磨损规律：
1.磨损量与滑动距离成正比：适用于多种条件。 2.磨损量与载荷成正比：适用于有限载荷范围。 3.磨损量与较软材料的硬度或屈服极限成正比：
咬死
点蚀 研磨 划伤 凿削
黏着坑密集，材料转移严重，摩擦副大量焊合，磨损急剧增加， 摩擦副相对运动受到阻碍或停止。 材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。
存在压坑，间或有粗短划痕，由磨粒冲击表面造成
(3)擦伤：
粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。 剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表 层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细 而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。
(4)划伤：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高， 切应力高于粘着结合强度。剪切破坏发生在摩擦 副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。
e: 表面粗糙度：一般情况下， 降低摩擦副的表面粗糙度能 提高抗粘着能力。
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c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力 高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
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d:材料的硬度： 硬度高的金属比硬度低的 金属抗粘着能力强，表面 接触应力大于较软金属硬 度的1/3时，很多金属将由 轻微磨损转变为严重的粘 着磨损。
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(5) 咬死：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强 度都高，粘着区域大，切应力低于粘着 结合强度。摩擦副之间发生严重粘着而 不能相对运动。
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4 简单粘着磨损计算(Archard模型)：
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三条粘着磨损规律：
1.磨损量与滑动距离成正比：适用于多种条件。 2.磨损量与载荷成正比：适用于有限载荷范围。 3.磨损量与较软材料的硬度或屈服极限成正比：
咬死
点蚀 研磨 划伤 凿削
黏着坑密集，材料转移严重，摩擦副大量焊合，磨损急剧增加， 摩擦副相对运动受到阻碍或停止。 材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。
存在压坑，间或有粗短划痕，由磨粒冲击表面造成