机械设计——摩擦学基础.ppt

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1、1第2章 摩擦学设计基础2.2 摩擦学基本理论摩擦学基本理论 2.3 摩擦学研究的现状及发展趋势摩擦学研究的现状及发展趋势2.1 概述概述本 章 重 点本 章 重 点本 章 难 点本 章 难 点了解摩擦的分类了解摩擦的分类了解机械磨损的过程以及磨损的类型了解机械磨损的过程以及磨损的类型教 学 内 容教 学 内 容2q 摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；q 磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；q 润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。关于摩擦、磨

2、损与润滑的学科构成了摩擦学关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。摩擦摩擦学学 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。2.1 2.1 概述概述 3摩摩 擦擦1 1二二、摩擦的分类摩擦的分类内内 摩摩 擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象；擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象；外外 摩摩 擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象；擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象；静静 摩

3、摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦；擦：仅有相对运动趋势时的摩擦；动动 摩摩 擦：在相对运动进行中的摩擦；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；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。滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。q “机械说机械说”产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；q “分子说分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；一、摩擦机理一、摩擦机理q “机械分子说机械分子说”两种作用均有。两种作用均有。 2.2 摩

4、擦学基本理论摩擦学基本理论4摩摩 擦擦三、三、 种摩擦状态种摩擦状态、干摩擦、干摩擦、边界摩擦、边界摩擦 指相对运动表面间无任何润滑剂或保护膜的摩擦。指相对运动表面间无任何润滑剂或保护膜的摩擦。 两摩擦表面间存在一层极薄的起润滑作用的膜，有的只有一两层分子厚两摩擦表面间存在一层极薄的起润滑作用的膜，有的只有一两层分子厚 ，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。52 23 3、流体摩擦、流体摩擦 指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的

5、摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。、混合摩擦、混合摩擦 指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。两摩擦表面之间同时指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。两摩擦表面之间同时存在边界膜和较厚的油膜，也可能有个别的微凸体直接接触。存在边界膜和较厚的油膜，也可能有个别的微凸体直接接触。 6磨损是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。 磨合阶段磨合阶段新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，

6、磨损率较高。 稳定磨损阶段稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。 剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。摩摩 擦擦2 2 四、磨损四、磨损1 1、磨损的过程、磨损的过程7磨磨 F磨粒磨损磨粒磨损也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。尖所引起的磨损。F粘着磨损粘着磨损也称胶合，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的温

7、升和压力发生“冷焊冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一后，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。个表面，便形成粘附磨损。F疲劳磨损疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，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。反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。F腐蚀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。擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。2、磨损的分类、磨损的分类8 损

8、损五、润滑五、润滑 润滑不仅可降低摩擦、减轻磨损，而且还具有防锈、散热、减振等功用。润滑不仅可降低摩擦、减轻磨损，而且还具有防锈、散热、减振等功用。 1、润滑剂的类型、润滑剂的类型 (1) 流体润滑剂，如动植物油、矿物油、合成油、水等；流体润滑剂，如动植物油、矿物油、合成油、水等； (2) 半固体润滑剂，如润滑脂；半固体润滑剂，如润滑脂； (3) 固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等；固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等； (4) 气体润滑剂，如空气、氮气、氢气等；气体润滑剂，如空气、氮气、氢气等；92 22、润滑油的主要性能指标、润滑油的主要性能指标粘度是润滑油的主要质量指标，粘

9、度值越高，油越稠，反之越稀；粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度的种类有很多，如：粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。动力粘度、运动粘度、条件粘度等。(1) 粘度粘度(2) 油性油性油性是润滑油在金属表面的吸附能力，吸附能力越强，油性越好。油性是润滑油在金属表面的吸附能力，吸附能力越强，油性越好。(3) 闪点闪点(4) 凝点凝点润滑油在标准仪器内加热蒸发的油汽，一遇火焰能发出闪光的最低温度。润滑油在标准仪器内加热蒸发的油汽，一遇火焰能发出闪光的最低温度。润滑油冷都到完全失之流动性时的温度称润滑油的凝点。润滑油冷都到完全失之流动性时的温度称润滑油的凝点

10、。103、润滑脂的主要性能指标、润滑脂的主要性能指标反映其稠度大小。反映其稠度大小。表示润滑脂受热后开始滴落时的温度，决定其工作温度。表示润滑脂受热后开始滴落时的温度，决定其工作温度。润滑脂：润滑油润滑脂：润滑油+ +稠化剂的膏状混合物。稠化剂的膏状混合物。(1) 锥入度锥入度(2) 滴点滴点11润滑方法润滑方法滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速用于低速 用于高速用于高速 油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。润滑脂还可以用于简单的密封。六、润滑方法六、润滑方法浸油与飞溅润滑浸油与飞溅润滑喷油润滑喷油润滑122.3 摩擦学研究的现状及发展趋势摩擦学研究的现状及发展趋势1、流体润滑理论2、表面结构的设计与制备3、纳米摩擦学4、超滑5、生物/人体摩擦学13如果没有摩擦如果没有摩擦 世界将会怎样世界将会怎样