机械设计第4章摩擦磨损及润滑概述

摩擦磨损及润滑概述

第二章摩擦、磨损及润滑概述 一、教学目标 (一）能力目标 1.会分析摩擦副类型，会选择润滑方式及润滑剂类型 2.会选择密封方式 (二)知识目标 1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型 2.掌握密封方式的选择 二、教学内容 1.摩擦与磨损 2.润滑 3.密封方法及装置 三、教学的重点与难点 (一）重点 1.润滑方式及润滑剂类型的选择。 2.密封方法的确定。 (二)难点 密封方法的确定。 四、教学方法与手段 应用工程实例讲解，总结归纳式教学。 2.1 摩擦与磨损 随着现代科学技术的发展，对摩擦、磨损的研究已经形成一门新的学科领域——摩擦学。为了节约能源、提高效率及延长机械零件的寿命，润滑是必不可少的。 摩擦：两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦 磨损：由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏。 润滑：减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。 2.1.1 摩擦及其分类

按运动状态，摩擦分静摩擦和动摩擦。 根据摩擦面间存在润滑剂的状况，摩擦分干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦。(如图所示)。 1、干摩擦 两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦。 干摩擦状态产生较大的摩擦功耗及严重的磨损，因此应严禁出现这种摩擦。 2、液体摩擦 摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓完全隔开时，即形成了全液体摩擦，是理想摩擦状态。 3、边界摩擦 两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，使其处于干摩擦和液体摩擦之间的状态。边界膜起润滑作用。 4、混合摩擦 处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。 2.1.2 磨损及其过程 磨损是摩擦的直接结果，使材料损耗 ↓，工作精度↓，可靠性↓。 典型的磨损过程： 1、磨合磨损过程：形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中，此粗糙度不会继续改变，所占时间比率较小。 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，磨损较缓习——该段时间长短反映零件的寿命。 3、急剧磨损阶段：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↑→使磨损速度急剧上升→直至零件失效

摩擦磨损与润滑

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表面的三维形貌图 微凸体微观粗糙度 宏观粗糙度 粗糙表面的二维图 表面上的微小凸起部分称微凸体。如经过抛光研磨等加工，粗糙度显示出各向同性。

实际固体工程 表面特征往往 是以上述三种 几何形状误差 的组合形式出 现的。 4.表面微凸体 用触针式表面轮廓仪可直接测得表面的起伏不平。不过因其高度方向的放大比例远大于平面方向的。故所得图形并不能反映峰谷起伏的实际形状。而用电子显微镜观测到的表面，因其各向放大比例相等而比较真实。 由电子显微镜观测到的图形可以看到，表面上的峰与谷实际上是比较平缓的，因此人们通常取微凸体为近似的半球状、锥状或柱状来进行几何因正态分布曲线高度Z i 微凸体的高度分布曲线 凡经过一般机械加工的表 面，其微凸体高度的分布通 常接近于正态分布（高斯分 ∞±正态分布曲线理论上应延伸到处。 的范围内已包括了99.5％的高度（σ为分布的标准差）。

根据固体物理的观点，结晶固体表面是晶体

在两个方向延伸的缺陷成为面缺陷，也称为 金属一般是多晶体，它是有许多晶粒组成，因而存在晶粒边界面。晶界面就是一种面缺陷。此外由两个不同相之间形成的相界面也是一种面 表面结构缺陷模型立方晶系中几个可能滑移的晶面 三、金属表面层的结构组成 金属表面层一般由金属表面以上的外表

内表面层主要是在加工过程中形成的冷硬层和变形层。 是在表面加工时，由于表面分 子层熔化和流动而形成的一种非结晶层或具有非常 细的一层结晶组织（厚度约0.1μm）。 变形层是由于表面加工产 生的弹性变形和塑性变形， 以及局部高温使晶格扭曲变 形而形成的一种加工硬化层 界面是固、液、气三 相中的两个物相之间相接 触的交接部分。它不是一 个简单的几何平面，而是 从某一物相过渡到另一物 相的界面区或称界面相。 有一定的厚度（约几个分子厚）； 有与相邻的本体相完全不同的结构 一般宏观界面有五种类型，由于气体 与气体可以完全混合，因而在气体之 间一般不存在稳定的界面。

《摩擦磨损与润滑试题》答案

一．名词解释 1．答：所谓赫兹接触指得是圆弧形物体的接触。这一理论将弹性物体的接触问题转化为静态问题处理，并假设①材料完全弹性②表面光滑③接触物体没有相对滑动④接触物体不传递切向力。 2．答：固体表面形貌的含义：是指描述固体表面特征的量，又称表面图形，表面结构、表面粗糙度或表面光洁度，它是研究固体表面几何形状的细节。3．答：摩擦副相对运动时由于固相焊合的作用接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面的现象。 4．答：是指由含有减磨剂、抗氧剂等多效添加剂，以精制石油润滑油或合成油作为基础油，用锂基，复合锂基或聚尿化合物等稠化剂制成的。5．答：指两摩擦表面之间存在着一层与工作介质性质不同的薄膜——边界膜的摩擦润滑状态。 6．答：指向润滑部位供给润滑油的一系列给、排油及其附属装置的总称。7．答：滚动物体不传递或传递很小的切向力沿另一个表面滚动，称为自由滚动。 8．答：为了改善和提高润滑剂的性能，或使之获得某种新的性能而添加到润滑剂中的化学物质。 9．答：粘着原理认为，在载荷作用下两表面接触时，某些接触点的单位压力很大产生的塑性变形，致使这些点形成冷焊结点。当摩擦副滑动时，克服摩擦阻力的切向里必须首先剪开结点，与此同时还要克服犁沟阻力。因此摩擦力为两种阻力之合。 10．答：滚动摩擦是指在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时的摩擦。二．填空 1．疲劳；2．磨损；3．内摩擦；4．粘温特性；5．化学方法；6．矿物油；7．线磨损、体积磨损、重量磨损、磨损率、相对磨损率；8．不断损失；9．工作条件、摩擦副的结构条件、其他因素；10．微观滑动、弹性滞后、塑性变形、粘着效应；三．问答 1．答：分为粘着摩擦、磨料摩擦、疲劳摩擦、腐蚀摩擦、微动摩擦、冲蚀摩擦、气蚀摩擦。

摩擦磨损与润滑试卷A-答案

内蒙古科技大学考试标准答案及评分标准 课程名称：摩擦、磨损与润滑考试班级：机械09—1-9 ： 一．名词解释（10小题每题2分共20分） 1．答：磨粒磨损是指在摩擦过程中，由于摩擦表面上硬的微突体或摩擦界面上的硬颗粒而引起材料损耗的一种磨损现象。 2．答：所谓赫兹接触指得是圆弧形物体的接触。这一理论将弹性物体的接触问题转化为静态问题处理，并假设①材料完全弹性②表面光滑③接触物体没有相对滑动④接触物体不传递切向力。 3．答：固体表面形貌的含义：是指描述固体表面特征的量，又称表面图形，表面结构、表面粗糙度或表面光洁度，它是研究固体表面几何形状的细节。 4．答：指两摩擦表面之间存在着一层与工作介质性质不同的薄膜——边界膜的摩擦润滑状态。 5．答：指向润滑部位供给润滑油的一系列给、排油及其附属装置的总称。 6．答：为了改善和提高润滑剂的性能，或使之获得某种新的性能而添加到润滑剂中的化学物质。 7．答：粘着原理认为，在载荷作用下两表面接触时，某些接触点的单

位压力很大产生的塑性变形，致使这些点形成冷焊结点。当摩擦副滑动时，克服摩擦阻力的切向里必须首先剪开结点，与此同时还要克服犁沟阻力。因此摩擦力为两种阻力之合。 8．答：滚动体不传递或传递很小的切向力沿另一个表面滚动，称为自由滚动。 9．答：滚动摩擦是指在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时的摩擦。10．答：是指由含有减磨剂、抗氧剂等多效添加剂，以精制石油润滑油或合成油作为基础油，用锂基，复合锂基或聚尿化合物等稠化剂制成的。 二．填空（10个空每空2分共20分） 1．疲劳；2．磨损；3．内摩擦；4．不断损失；5．化学方法；6．矿物油；7．微观滑动、弹性滞后、塑性变形、粘着效应； 三．问答（8小题每题2.5分共20分） 1．答：（1）油润滑；（2）脂润滑；（3）固体润滑(低速、高低温、真空、辐射、腐蚀)；（4）气体润滑。 2．答：（1）粘着磨损或粘附磨损；（2）磨料磨损或磨粒磨损；（3）疲劳磨损或表面疲劳磨损；（4）腐蚀磨损或摩擦－化学磨损。（5）其他。包括侵蚀磨损或冲蚀磨损和微动磨损等。

机械设计题库03_摩擦、磨损及润滑概述

摩擦、磨损及润滑概述 一 选择题 (1) 摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速度的增加而 B 。 A. 变薄 B. 增厚 C. 不变 (2) 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为 B 。 A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 混合摩擦 D. 液体摩擦 (3) 减少磨损的方法有很多种，其中 D 是错误的。 A. 选择合适的材料组合 B. 改滑动摩擦为滚动摩擦 C. 生成表面膜 D. 增加表面粗糙度 E. 建立压力润滑油膜 (4) 各种油杯中， C 可用于脂润滑。 A. 针阀油杯 B. 油绳式油杯 C. 旋盖式油杯 (5) 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， D 是不合理的。 A. 降低表面粗糙程度 B. 增大润滑油粘度 C. 提高表面硬度 D. 提高相对滑动速度 (6) 摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚比λ值为 B 时 ，为混合润滑状态；λ值为 C 可达到液体润滑状态。 A. 0.35 B. 1.5 C. (7) 摩擦与磨损最小的摩擦状态是 D ，摩擦与磨损最大的摩擦状态是 A 。 A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 混合摩擦 D. 液体摩擦 (8) 已知某机械油在工作温度下的运动黏度s mm /202=ν，该油的密度ρ为3 /900m kg ，则其动力 黏度为 D s Pa ?。 A. 18000 B. 45 C. D. (9) 在一个零件的磨损过程中，代表使用寿命长短的是 B 。 A. 剧烈磨损阶段 B. 稳定磨损阶段 C. 磨合阶段 D. 以上三个阶段之和 (10) 润滑脂是 A 。

A. 润滑油与稠化剂的混合物 B. 金属皂与稠化剂的混合物 C. 润滑油与添加剂的混合物 D. 稠化剂与添加剂的混合物 (11) 对于齿轮、滚动轴承等零件的润滑状态，应采用 C 理论。 A. 流体动力润滑 B. 流体静力润滑 C. 弹性流体动力润滑 D. 极压润滑 (12) 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少 A 。 A. 黏着磨损 B. 磨粒磨损 C. 表面疲劳磨损 D. 腐蚀磨损 (13) 表面疲劳磨损(点蚀)的发生与 D 有关。 A. 酸、碱、盐介质 B. 瞬时温度 C. 硬质磨粒 D.材料浅层缺陷 二 填空题 (1) 根据磨损机理，磨损可分为 粘着磨损 、 接触疲劳磨损 、 磨料磨损 、和 腐蚀磨损 。 (2) 一个零件的磨损过程大致可以分为 跑合 磨损、 稳定 磨损、 剧烈 磨损三个阶段，在设计或使用时，应力求 缩短跑合期 、 延长稳定磨损阶段 、 推迟剧烈磨损阶段的到来 。 (3) 在 高速运转或载荷较小 的摩擦部位及 低温 工况下，宜选用粘度较低的油;在 低速运转 或载荷较大 的摩擦部位及 较高温度 工况下，宜选用粘度较高的润滑油。 (4) 滚动轴承需要内部轴承游隙的理由是 避免因内外圈温度差引起轴承游隙的减小，影响轴承的运转 ， 避免因配合引起轴承游隙过分减小 及 避免安装误差，引起附加载荷 。 (5) 机械零件设计的耐磨性准则，主要是限制接触表面间的p 和pv 值。 (6) 在 点、线接触 摩擦副的流体动压润滑中，考虑了接触弹性变形和 压力 对黏度的影响，这 种润滑称为弹性流体动压润滑。 (7) 在 流体 润滑状态下，磨损可以避免，而在 边界 和 混合 润滑状态下，磨损不可以避免。 (8) 边界摩擦时可能形成的边界膜有 物理吸附膜 、 化学吸附膜 和 化学反应膜 三种。 (9) 黏度是指润滑油抵抗 剪切变形 的能力，标志着油液内部产生相对运动时 内摩擦阻力 的大小。 (10) 润滑油的动力黏度η与运动黏度ν之间的关系式为ρνη＝；动力黏度的单位是s Pa ?；运动黏度的单位是 s /m 2 。 (11) 在润滑油中加入抗氧化添加剂可 抑制润滑油氧化变质 ；加入降凝添加剂可 降低油的凝点 。

摩擦磨损与润滑题库

第一章绪论（5） 1、摩擦学研究的理论和实践包括设计和计算、润滑材料和润滑方法，摩擦材料和表面状态 以及摩擦故障诊断、监测和预报等。 2、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。 3、摩擦学研究的对象很广泛，概括说研究摩擦、磨损(包括材料转移)和润滑(包括固体润滑)的原理及其应用。概括起来有以下八方面： （1）．摩擦学现象的作用机理。 （2）．材料的摩擦学特性。 （3）．摩擦学元件(包括人体人工关节)的特性与设计以及摩擦学失效分析。 （4）．摩擦材料。 （5）．润滑材料。 （6）．摩擦学状态的测试技术与仪器设备。 （7）．机器设备摩擦学失效状态的在线检测与监控以及早期预报与诊断。 （8）．摩擦学数据库与知识库。 4、摩擦学研究的基本方法 （1）、黑箱法 只知其输入值和输出值，但不知其内部结构的系统称为‘黑箱'。 （2）、系统辨识方法： 通过对系统输入－输出数据的测量和处理，以建立系统数学模型的方法，即系统辨识方法。（3）、相关法 在大量试验数据的基础上，建立材料的摩擦学性能Pt与材料表面组织结构参数Si相关性的函数关系的一种方法，即：F(Pt，S1，S2， )＝0 第二章固体的表面性质（15） 1、表面的几何形状特征 （1）、微观几何形状误差 加工过程固有误差引起表面对设计要求的形状偏差,用表面波纹度、表面粗糙度描述 （2）、表面波纹度 切削加工过程中系统有害振动引起的表面波纹（波高h、波距s） h /s≈1：40 ；s一1~10mm般宏观粗糙度（3）、表面粗糙度 不象波纹度那样有明显的周期性，波距较大、波高较小 实际轮廓

摩擦磨损与润滑.

腐蚀磨损corrosive wear 金属表面在磨擦过程中与周围介质在化学与电化学反应作用下产生的磨损过程。 干摩擦dry friction 两物体间名义上无任何形式的润滑剂存在时的摩擦。严格地说，干摩擦时在接触表面上无任何其他介质，如湿气及自然污染膜。 分散润滑individual point lubrication 使用便携式工具向润滑点手动加油的润滑方式。 防锈添加剂anti-rust additive,rust preventive additive 能防止金属机件生锈，延迟或限制生锈时间，减轻生锈程度的添加剂。 动磨擦kinetic friction 相对运动两表面之间的磨擦。此时的磨擦系数称为动磨擦系数。 多效添加剂multipurpose additive 能同时改善油品两种性能以上的添加剂。 多用途润滑脂multipurpose grease 适合于多种用途的润滑脂。可用于润滑汽车中的底盘齿轮轴承、万向节和水泵等。 多线式润滑系统multiline lubricating system 油泵的多个出油口，各有一条管路直接将定量的润滑剂供送至各润滑点的集中润滑系统。 稠化剂densifier 能提高润滑油、液压油或润滑脂的粘度或稠度的物质。 冲击磨损impact wear 是一种磨料磨损类型，磨料垂直或以一定的倾角落在材料表面上。其情况与冲蚀磨损很相似，但局部应力要高得多。 沉积膜deposit film 润滑油中某程组分沉积在摩擦表面上形成的边界膜。 冲刷磨损erosive wear 摩擦表面经受高速介质（液、气流或液、气流中夹带砂粒）的冲刷作用而导致表面材料磨损的现象。 边界润滑boundary lubrication