同濟(jì)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件ch4專業(yè)教學(xué)

1、第四章第四章 摩擦、磨損、潤(rùn)滑（摩擦學(xué)）概述摩擦、磨損、潤(rùn)滑（摩擦學(xué)）概述第一節(jié) 摩擦學(xué)起源第二節(jié) 摩擦第三節(jié) 干摩擦第四節(jié) 邊界摩擦第五節(jié) 磨損第六節(jié) 流體摩擦潤(rùn)滑摩擦學(xué)概述小結(jié)思考題篇 頭1蒼柏課資第一節(jié)第一節(jié)摩擦學(xué)起源摩擦學(xué)起源一 機(jī)械中的摩擦學(xué)問(wèn)題國(guó)家節(jié)約備注英國(guó)510,000,000 英鎊國(guó)民生產(chǎn)總值 1%美國(guó)1,600,000,000 美圓占能耗 11%日本273,000,000 美圓-西德1,000,000,000 馬克-章 頭二 摩擦學(xué)的發(fā)展 摩擦、磨損、潤(rùn)滑是一種古老的技術(shù)，但一直未成為一種獨(dú)立的學(xué)科。1964年英國(guó)以喬斯特為首的一個(gè)小組，受英國(guó)科研與教育部的委托，調(diào)查了潤(rùn)滑

2、方面的科研與教育狀況及工業(yè)在這方面的需求。于1966年提出了一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告。這項(xiàng)報(bào)告提到，通過(guò)充分運(yùn)用摩擦學(xué)的原理與知識(shí)，就可以使英國(guó)工業(yè)每年節(jié)約510,000,000英鎊，相當(dāng)于英國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的1%。這項(xiàng)報(bào)告引起了英國(guó)政府和工業(yè)部門的重視，同年英國(guó)開始將摩擦、磨損、潤(rùn)滑及有關(guān)的科學(xué)技術(shù)歸并為一門新學(xué)科-摩擦學(xué)（tribology）。摩擦學(xué)：“研究相互作用、相互運(yùn)動(dòng)表面的科學(xué)技術(shù)?！?蒼柏課資第二節(jié)摩擦摩擦一一 摩擦摩擦章 頭 在外力作用下，一物體相對(duì)于另一物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨 勢(shì)時(shí)，在接觸表面上所產(chǎn)生的切向阻力叫摩擦力，這一現(xiàn)象叫摩擦。二 摩擦分類三 摩擦特性曲線及磨損曲線3蒼柏課資12干摩擦

3、nfm第三節(jié)干摩擦干摩擦一 定義 摩擦表面無(wú)任何潤(rùn)滑劑的摩擦，工程上指無(wú)明顯任何現(xiàn)象的摩擦。二 干摩擦機(jī)理三 摩擦系數(shù)四 降低摩擦系數(shù)方法 界面vt f t f粘著磨損機(jī)理 m m=fm m /n實(shí)際接觸面積：ar=n/ssc剪切力（摩擦力）：fm=artb摩擦系數(shù)：m=fm/n=tb/s ssc0.2 (金屬變化不大)粘著理論鍍軟金屬層在金屬基體上涂敷一層極薄的軟金屬，此時(shí)ssc仍取決于基體材料，而tb則取決于軟金屬。章 頭4蒼柏課資第四節(jié)第四節(jié)邊界摩擦邊界摩擦一一 定義定義二二 邊界膜的形成機(jī)理邊界膜的形成機(jī)理1.物理吸附膜：物理吸附膜：潤(rùn)滑油中的潤(rùn)滑油中的 極性分子與金屬表面相互極性分子

4、與金屬表面相互 吸引而形成的吸附。吸引而形成的吸附。2.化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜：靠油中的分：靠油中的分 子鍵與金屬表面形成的吸子鍵與金屬表面形成的吸 附。附。3.化學(xué)反應(yīng)膜：化學(xué)反應(yīng)膜：油中加入的油中加入的 硫、磷、氯等添加劑與金硫、磷、氯等添加劑與金 屬表面進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)而屬表面進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)而 形成的膜。形成的膜。三三 影響邊界膜摩擦的因素影響邊界膜摩擦的因素1.溫度溫度2.添加劑添加劑3.摩擦副材料摩擦副材料：同性材料：同性材料m m大大4.粗糙度粗糙度摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)m m非極性油非極性油含極壓添加劑油含極壓添加劑油含脂肪酸油含脂肪酸油含脂肪酸和極壓添加劑含脂肪酸和極壓添加劑軟化溫度軟化

5、溫度摩擦表面工作溫度摩擦表面工作溫度章 頭5蒼柏課資磨損量時(shí)間磨損過(guò)程第五節(jié)第五節(jié)磨損磨損一一 磨損概念磨損概念 摩擦表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。二 磨損過(guò)程磨損過(guò)程正常磨損不正常磨損.跑合階段（磨合階段）.穩(wěn)定磨損階段.劇烈磨損階段三三 磨損機(jī)理磨損機(jī)理1.粘著磨損.2.表面疲勞磨損1)定義2)影響因素a.表面粗糙度-影響初始裂紋b.潤(rùn)滑油粘度c.表面硬度。例：輪齒表面d.曲率半徑3.磨粒磨損（50%磨損屬于磨粒磨損）1)定義：硬質(zhì)顆?；虮砻娴挠操|(zhì)突出物在摩擦過(guò)程中引起材料脫落的現(xiàn)象硬質(zhì)顆粒2)影響因素：a.摩擦副硬度b.磨粒大小與硬度4.腐蝕磨損： 在摩擦過(guò)程中，摩擦副表面與周圍介質(zhì)

6、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng).章 頭6蒼柏課資f速度21第六節(jié)第六節(jié)流體摩擦潤(rùn)滑流體摩擦潤(rùn)滑一 潤(rùn)滑的作用1.減摩-降低能耗。 2.減磨-延長(zhǎng)機(jī)器壽命。3.降溫-防卡死、提高運(yùn)行精度。4.吸振-減小動(dòng)載荷。5.密封二二 潤(rùn)滑的分類潤(rùn)滑的分類1.流體動(dòng)力潤(rùn)滑 2.流體靜力潤(rùn)滑。p三 流體動(dòng)力潤(rùn)滑流體動(dòng)力潤(rùn)滑1.定義定義：靠運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將潤(rùn)滑油帶 入間隙，使兩表面分開。2.形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑條件形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑條件：1)有收斂油楔。 2)有足夠大的相對(duì)速度。3)潤(rùn)滑油有一定的粘度。四 流體靜力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑1.定義：定義：靠外界油壓將兩表面分開。2.特點(diǎn)特點(diǎn) 1)運(yùn)行精度高、能保證流體摩擦。 2)

7、成本高。油箱油泵節(jié)流器油腔油膜厚度f(wàn)p章 頭7蒼柏課資摩擦學(xué)概述小結(jié)摩擦學(xué)概述小結(jié)1.滑動(dòng)摩擦分類滑動(dòng)摩擦分類2. 滑動(dòng)摩擦特性曲線：滑動(dòng)摩擦特性曲線： 干干邊邊流體流體混合摩擦系數(shù)降低混合摩擦系數(shù)降低3.磨損過(guò)程磨損過(guò)程 跑合階段跑合階段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段劇烈磨損階段4.磨損機(jī)理磨損機(jī)理5.潤(rùn)滑目的潤(rùn)滑目的6.流體潤(rùn)滑類型流體潤(rùn)滑類型形成條件形成條件干摩擦干摩擦邊界摩擦邊界摩擦混合摩擦混合摩擦流體摩擦流體摩擦物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸附化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)疲勞磨損疲勞磨損磨粒磨損磨粒磨損粘著磨損粘著磨損化學(xué)磨損化學(xué)磨損流體動(dòng)力潤(rùn)滑流體動(dòng)力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑a)相對(duì)

8、速度相對(duì)速度 b)收斂油楔收斂油楔 c)粘度粘度 d)供油要充分供油要充分章 頭 形成機(jī)理形成機(jī)理8蒼柏課資摩擦學(xué)概述思考題1.流體摩擦潤(rùn)滑分哪幾類？流體動(dòng)力潤(rùn)滑的形成條件？vvvv3.常見的磨損機(jī)理有哪些？ 章 頭2.下列情況能否形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑？4.磨損過(guò)程分哪些階段？什么叫跑合(磨合)？5.滑動(dòng)摩擦分哪幾種？6.邊界膜形成機(jī)理是什么？摩擦系數(shù)有何關(guān)系？9蒼柏課資曲柄滑塊機(jī)構(gòu)js10蒼柏課資摩擦分類干摩擦邊界摩擦流體摩擦混合摩擦靜摩擦動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦內(nèi)摩擦外摩擦摩擦系數(shù)下降12干摩擦12邊界摩擦21流體摩擦21混合摩擦11蒼柏課資摩擦特性曲線及磨損曲線流體摩擦混合摩擦hn/p摩擦特性曲線摩擦系數(shù)m邊界摩擦載荷f磨損曲線磨損率e膠合磨損邊界潤(rùn)滑混合潤(rùn)滑流體潤(rùn)滑第一臨界溫度第二臨界溫度咬死fyfz12蒼柏課資干摩擦/粘著磨損機(jī)理 界面vt f12干摩擦nfm t f13蒼柏課資粘著磨損1)定義：材料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面。2)影響因素a. 潤(rùn)滑油性質(zhì)b.壓強(qiáng)c.溫度、摩擦副材料300c800c1800c時(shí)間磨損