机械设计精品课程课件第4章.pptx

润滑
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏 粘度）等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标 定。
（1）动力粘度
（2）运动粘度
η为动力粘度，单位为Pa•s； 为密度，单位为 kg / m3
ν为运动粘度，单位为 m2 s 。
润滑油的特性：
η
1）粘----温相关性
0.08
温度 t ↑ → η ↓ 粘--温图 0.07
比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3
v
3. 液体摩擦
潘存云教授研制
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。
摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01
v
潘存云教授研制
4. 混合摩擦
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。
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
磨粒磨损 ：
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磨粒磨损—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。
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
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
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。
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
冲蚀磨损 ：
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， 管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。。
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。
§4-0 概 述
▲ 摩擦--相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； ▲ 磨损--由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移； ▲ 润滑--减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
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。
减少摩擦 减少磨损
节省能源；
降低设备维修次数和费用，节省制造零 件及其所需材料的费用。
§4-1 摩 擦
一、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。
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。
磨损曲线
磨合阶段
▲稳定磨损阶段----零件在平
稳定磨损阶段
机器的寿命
稳而缓慢的速度下磨损。
时间
剧烈磨 损阶段
▲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。
磨损的分类：
二、 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。
→功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁轴瓦
不允许出现干摩擦！
三、 滑动摩擦状态
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。
压力p ↑ → η ↑
0.06
但p <10 Mpa时可忽略。变化很小0.05 粘度值的大小不仅影响摩擦 0.04
副的运动阻力，而且对润滑油 0.03
膜的形成及承载能力具有决定 2 L-潘T存S云A教授3研2制 L-TSA32
v
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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。
可实现： f ≤0.001 ----超润滑摩擦状态。
§4-2 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。
磨损过程如图：
▲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。
磨损量
粘附磨损 ：
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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。
疲劳磨损 ：
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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。
§4-0 概 述
同样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。
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。
第4章 机械零件设计概论
§4-0 概 述 §4-1 摩 擦 §4-2 磨 损 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-4 流体润滑原理简介
生活中哪些摩擦是有益的，哪些是有害的？
通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦
鞋底上为什么有花纹?
滚动代替滑动可以将摩擦减小 到原来的1/20~1/30
加润滑油可以使摩擦减小到原来的1/8~1/10 为什么加了润滑油的轴承滚动加快？
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。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
一、 润滑剂 作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。