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机械设计教案（68）第四章 摩擦、磨损及润滑概述大纲要求：了解机械零件的润滑状态；了解机械零件的摩擦与磨损规律；掌握常用润滑 材料和润滑方式；了解常用密封方法和密封件的性能与选用。
（2＋1 学时） 重点内容：机械零件的摩擦状态、磨损规律。
常用润滑油和润滑脂的主要性能指标及选 用原则。
常用润滑方式。
常用密封方法。
常用密封件的性能及选用。
§4―1 摩擦学发展概况Jost 的报告，Tribology诞生，摩擦学研究得到世界各国的广泛重视，成果丰硕。
§4―2 摩擦静摩擦 滚动摩擦摩擦 摩擦 干摩擦动摩擦 滑动摩擦 边界摩擦流体摩擦 混合摩擦边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦膜厚比λ≤ 1 λ ＞ 3 1 ≤λ≤ 3F.P.Bowden ,Tabor在 1945年提出摩擦的粘着理论，1963 年又进一步提出修正的粘着 理论。
目前可以解释很多摩擦现象。
边界摩擦理论认为：边界膜 吸附膜 物理吸附膜 （靠润滑油中的极性分子形成――油性）化学吸附膜 （靠润滑油中的化学键结合形成）反应膜（靠润滑油中的 S、P、Cl等与金属表面的化学反应形成――极压性）维持边界膜是相互运动的摩擦表面所必需的，否则将会产生剧烈摩擦。
吸附膜 只在较低温度下存在。
反应膜 只在较高温度下（通常 150 o C～200 o C)才能生成。
反应膜牢固，但有腐蚀性。
添加剂的合理应用 ，见图4－10流体润滑（液体润滑） 动压液体润滑 （滑动轴承中讲述）静压液体润滑§4―3 磨损磨损的一般规律 ，图 4－6 ――磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 跑合（磨合）的重要性――有合适的磨合期，按一定的规程进行缓慢、逐级加载，并注 意润滑油的清洁，防止磨粒磨损。
磨损按其机理可分为：粘附磨损磨粒磨损机械设计教案（68）疲劳磨损冲蚀磨损（流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损）腐蚀磨损（机械化学磨损）§4－3 润滑剂、添加剂和润滑方法（一）润滑剂1．润滑油润滑油的种类润滑油的主要性质指标：⑴ 粘度――表征润滑油流动时的内部阻力。
第二章总论1.机械零件的失效形式主要有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
2.为了提高机械零件的强度，在设计原则上可以采用以下措施：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状等。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1.根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦分为干摩擦、边界摩擦、混合摩擦及流体摩擦。
2.常见磨损分类：粘附、磨粒、疲劳、腐蚀、微动。
3.润滑方法：油润滑（滴油润滑、油环润滑、飞溅润滑、压力循环润滑）、脂润滑。
4.一个零件的磨损过程分三个阶段：磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段、5.润滑剂的主要作用是减少摩擦和磨损，降低工作表面的温度，并有防锈、减震、密封等功用。
常用的润滑剂有润滑油、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂。
第五章螺纹连接和螺旋传动1.最常用的是右旋螺纹。
圆锥螺纹主要用于管连接，圆柱螺纹用于一般连接和传动。
2.粗牙和细牙螺纹牙型角都等于60度，细牙螺纹的牙型与粗牙螺纹相似，但是螺距小，升角小，自锁性好，常用于细小零件，也可作为微调机构的调整螺纹。
3.大径为螺纹的最大直径，称为公称直径。
线数n为螺纹的螺旋线数目。
4.螺纹连接的防松：摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母），机械防松（止动垫圈、串联钢丝），破坏螺旋副运动关系放松（铆合、冲点、涂胶合剂）。
5.提高螺纹连接强度的措施：●降低影响螺栓疲劳强度的应力幅◆减小螺栓刚度Cb（适当增加螺栓的长度）◆增加被连接件的刚度Cm（不用垫片、采用刚度较大的垫片）●改善螺纹牙上载荷分布不均的现象◆悬置螺母◆采用钢丝螺套●减小应力集中的影响◆采用较大的圆角◆采用卸载结构●采用合理的制造工艺方法◆采用冷镦螺栓头部◆滚压螺纹6.矩形螺纹牙型角为0，其传动效率较其他螺纹高。
7.梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角为30度。
是常用的传动螺纹。
第六章键、花键、无键连接和销连接1.平键连接●平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。
第四章摩擦、磨损和润滑
一、选择题
4－1 现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为__________。
（1）摩擦理论（2）磨损理论（3）润滑理论（4）摩擦学
4－2 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____________。
（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦
4－3 两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为__________。
（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦
4－4 两摩擦表面间的膜厚比λ＝0.4～3时，其摩擦状态为__________。
（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦
4－5 两摩擦表面间的膜厚比λ＜0.4时，其摩擦状态为__________。
（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦
4－6 两摩擦表面间的膜厚比λ＞3～5时，其摩擦状态为__________。
（1）液体摩擦（2）干摩擦（3）混合摩擦（4）边界摩擦
4－7 通过滑动轴承试验，可得到摩擦系数μ与轴承特性数ηn/p相互关系的摩擦特性曲线，下图中__________是正确的。
题4－7图题4－8图
4－8 如图所示，在滑动轴承摩擦特性曲线μ—ηn/p的A区内，摩擦状态属于__________。
（1）干摩擦（2）混合摩擦（3）边界摩擦（4）液体摩擦
4－9 在滑动轴承μ—ηn/p曲线的A区内（见题4－8图），摩擦状态如图__________所示。
4－10 如图所示，混合摩擦状态应位于滑动轴承摩擦特性曲线μ—ηn/p的__________。
（1）Ⅰ区（2）Ⅱ区（3）Ⅲ区（4）与临界特性数对应的E点
4－11 如题4－10图所示。
边界摩擦应位于滑动轴承摩擦特性曲线μ—ηn/p 的__________。
（1）Ⅰ区 （2）Ⅱ区 （3）Ⅲ区 （4）与临界特性数对应的E 点
题4－9图 题4－10图
4－12 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减小_________。
（1）粘着磨损 （2）表面疲劳磨损 （3）磨粒磨损 （4）腐蚀磨损
4－13 通过大量试验，得出的摩
擦副的磨
损过程图（磨损量q 与时间t 的关系曲
线），图中_________是正确的。
4－14 为了减轻摩擦副的表面疲
劳磨损，下列措施中_________不是正确的措施。
（1）合理选择表面粗糙度
（2）合理选择润滑油粘度
（3）合理选择表面硬度
（4）合理控
制相对滑动速度
题4－13图 4－15 根据牛顿液体粘性定律，大多数润滑油油层间相对滑动时所产生的切应力τ与偏导数y
v ∂∂之间的关系是__________。
（1）y v ∂∂-=ητ （2）2
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=y v ητ （3）y
v ∂∂-=ητ （4）2
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=y v ητ 4－16 润滑油的_________又称为绝对粘度。
（1）运动粘度（2）动力粘度（3）恩格尔粘度（4）赛氏通用秒
4－17 动力粘度η的c·g·s制（绝对单位制）单位为_________。
（1）泊（P）（2）厘斯（cSt）（3）恩氏度（o E）（4）帕·秒（Pa·s）
4－18 动力粘度η的国际单位制（SI）单位为_________。
（1）泊（P）（2）厘斯（cSt）（3）恩氏度（o E）（4）帕·秒（Pa·s）
4－19 运动粘度ν是动力粘度η与同温度下润滑油_________的比值。
（1）密度ρ（2）质量m （3）相对密度d （4）速度v
4－20 运动粘度ν的国际单位制（SI）单位为_________。
（1）m2/s （2）厘斯（cSt）（3）厘泊（cP）（4）帕·秒（Pa·s）
4－21 运动粘度ν的c·g·s制（绝对单位制）单位为_________。
（1）m2/s （2）斯（St）（3）厘泊（cP）（4）帕·秒（Pa·s）
4－22 我国常用的相对粘度（条件粘度）的单位为_________。
（1）m2/s （2）厘斯（cSt）（3）厘泊（cP）（4）恩氏粘度（o E）
4－23 当压力加大时，润滑油的粘度_________。
（1）随之加大（2）保持不变（3）随之减小
（4）增大还是减小或不变，视润滑油性质而定
4－24 当稳定升高时，润滑油的粘度_________。
（1）随之升高（2）随之降低（3）保持不变
（4）升高或降低视润滑油性质而定
4－25 在新国标中，润滑油的恩氏粘度o E是在规定的温度t等于________摄氏度时测定的。
（1）20 o C （2）40 o C （3）50 o C （4）100o C
二、分析与思考题
4－26 何谓摩擦、磨损和润滑？它们之间的相互关联如何？
4－27何谓静摩擦和动摩擦？哪种摩擦力大？
4－28按摩擦面间的润滑状况，滑动摩擦可分哪几种？
4－29 在不同润滑状态下，当载荷和润滑油粘度保持不变二滑动速度增加时，摩擦系数如何变化？这是为什么？
4－30 按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？如何防止或减轻这些类型的磨损发生？
4－31 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？
4－32 实现液体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有何不同？各自特点如何？
4－33 获得流体动压润滑的必要条件是什么？
4－34 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？
4－35 流体动压润滑及弹性流体动压润滑，二者之间的最根本差别是什么？
4－36 什么是膜厚比λ？引入这个参量在润滑工程中有何现实意义？
4－37 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？
4－38 试述润滑油粘度的物理意义。
粘度的表示方法有哪几种？各种粘度的单位及换算关系是什么？哪一种适用于流体动压计算中？
4－39 两种润滑油如果粘度相同，是否就可以完全代替？如果不可以，还应考虑哪些问题？
4－40 润滑油中为什么要加入添加剂？常用的添加剂有哪几种？
4－41 润滑油（指各种矿物油）的粘度—压力关系可用何经验公式表示？要求对公式中的各项予以说明。
三、设计计算题
4－42 由试验得到轴承合金材料的摩擦特性曲线如图所示，其摩擦系数最小点的轴承特性系数λc=2.5
×107。
有一滑动轴承的宽度B＝100mm，轴颈直径d=100mm，轴转速n=120r/min。
承受径向载荷F r=30000N，润滑油的动力粘度η＝0.03Pa·s。
问此轴承是否可以得到液体摩擦？
4－43 在题4－42中，如果希望λ≥λc，这时轴转速最低应为多少？如轴转速达到此最低值，该轴承处于何种润滑状态？题4－42图4－44 为了得到可靠的液体摩擦滑动轴承，在设计中常要求λ≥3λc。
按这样的要求，题4－42中的轴承尺寸应该怎样改变？。
