材料力学性能7

1、1第七章金属磨损和接触疲劳第七章金属磨损和接触疲劳 机器运转时，相互接触的机器零件总要相互运机器运转时，相互接触的机器零件总要相互运动，产生滑动、滚动、滚动滑动，都会产生摩擦，动，产生滑动、滚动、滚动滑动，都会产生摩擦，引起磨损。如：轴与轴承、活塞环与气缸、十字头引起磨损。如：轴与轴承、活塞环与气缸、十字头与滑块、齿轮与齿轮之间与滑块、齿轮与齿轮之间经常因磨损和接触疲劳，经常因磨损和接触疲劳，造成尺寸变化，表层剥落，造成失效造成尺寸变化，表层剥落，造成失效。 有摩擦必将产生磨损，磨损是摩擦的必然结果。有摩擦必将产生磨损，磨损是摩擦的必然结果。2 磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至使其磨损是降

2、低机器和工具效率、精确度甚至使其报废的重要原因，也是造成金属材料损耗和能源消报废的重要原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因耗的重要原因。据不完全统计，世界能源的。据不完全统计，世界能源的1312消耗于摩擦，大约消耗于摩擦，大约80的机件失效是磨损的机件失效是磨损引起的。汽车传动件的磨损和接触疲劳是汽车报废引起的。汽车传动件的磨损和接触疲劳是汽车报废的主要原因，所以，耐磨成了汽车档次的一个重要的主要原因，所以，耐磨成了汽车档次的一个重要指标。指标。 研究磨损规律，提高机件耐磨性，对节约能源，研究磨损规律，提高机件耐磨性，对节约能源，减少材料消耗，延长机件寿命具有重要意义。减少材料消耗，

3、延长机件寿命具有重要意义。37-17-1磨损概念磨损概念 一、摩擦与磨损现象一、摩擦与磨损现象 1、金属表面形貌和性质金属表面形貌和性质 金属表面形貌金属表面形貌 金属表面无论经过何种精密加工，表面总不会金属表面无论经过何种精密加工，表面总不会是完全平滑的。是完全平滑的。 表面由波峰和波谷组成，峰骨起伏程度越大，表面由波峰和波谷组成，峰骨起伏程度越大，表面越粗糙。表面越粗糙。 对磨损来说，除峰高和谷深对磨损有影响外，对磨损来说，除峰高和谷深对磨损有影响外，峰顶的曲率半径、坡度以及谷的形状也有很重要的峰顶的曲率半径、坡度以及谷的形状也有很重要的影响。影响。如图所示如图所示4 金属表面的结构和组织

4、金属表面的结构和组织 金属表面因加工过程和处于其中的介质不同，使金属表面因加工过程和处于其中的介质不同，使金属表面有不同的结构和组织。金属表面有不同的结构和组织。如图所示如图所示 在最表面因环境中的油污、灰尘等形成的在最表面因环境中的油污、灰尘等形成的污染膜污染膜，厚度可达几百埃；厚度可达几百埃； 因加工过程中的热量和塑性变形产生的因加工过程中的热量和塑性变形产生的加工变质加工变质层（又称毕氏层）。层（又称毕氏层）。磨削量越大，冷却条件越差，则磨削量越大，冷却条件越差，则此层越厚，精磨达此层越厚，精磨达0.055m，粗车可达，粗车可达10m； 由于与空气中氧作用生成由于与空气中氧作用生成金属氧

5、化膜金属氧化膜，其厚度可，其厚度可达达100200埃；埃；5 由于表面的原子与金属基体内部的原子所处环境由于表面的原子与金属基体内部的原子所处环境不同，具有较高的能量。因此，对周围介质中存在的不同，具有较高的能量。因此，对周围介质中存在的分子有较强的吸引力，通过物理或化学的吸附形成气分子有较强的吸引力，通过物理或化学的吸附形成气体分子或液体体分子或液体分子吸附层分子吸附层。该层厚度可从几十埃到几。该层厚度可从几十埃到几千埃之间变化；千埃之间变化； 在金属表面内部有在金属表面内部有塑性变形层（塑性变形层（金相观察时，称金相观察时，称扰乱层扰乱层），），厚度及变形程度视变形能量不同而变化；厚度及变

6、形程度视变形能量不同而变化； 金属表面层还存在着金属表面层还存在着残余应力残余应力。 表面的复杂结构和组织残余应力均对磨损产生影表面的复杂结构和组织残余应力均对磨损产生影响。如氧化膜可减少磨损，残余应力加剧磨损。响。如氧化膜可减少磨损，残余应力加剧磨损。6 2、摩擦摩擦 两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时，接触表面之间就会出现一种阻碍运动或运趋势时，接触表面之间就会出现一种阻碍运动或运动趋势的力，这种现象成为动趋势的力，这种现象成为摩擦摩擦。这种作用在物体。这种作用在物体上并与物体运动方向相反的阻力称为上并与物体运动方向相反的阻力称为摩擦力摩

7、擦力。 最早根据干摩擦的试验，得到摩擦力最早根据干摩擦的试验，得到摩擦力F正比于正比于两物体之间的正压力（法线方向）两物体之间的正压力（法线方向）N的经典摩擦定的经典摩擦定律，即律，即F=N，式中，式中称为摩擦系数。称为摩擦系数。 这个定律只对这个定律只对低速度低速度、低载荷低载荷的的干摩擦干摩擦情况是情况是正确的，正确的，然而在许多场合下还是被广泛应用。然而在许多场合下还是被广泛应用。7 摩擦力来源于两个方面摩擦力来源于两个方面： 因微观表面凸凹不平，实际接触面积极少因微观表面凸凹不平，实际接触面积极少(大大致在致在1/100001/10的范围内变化的范围内变化)，这部分的接触应，这部分的接

8、触应力很大，造成塑性变形而引起表面膜（润滑油膜和力很大，造成塑性变形而引起表面膜（润滑油膜和氧化膜等）的破裂，促使两种金属原子结合（氧化膜等）的破裂，促使两种金属原子结合（冷冷焊焊）；）； 由于微观表面凸凹不平，导致一部分阻止另一由于微观表面凸凹不平，导致一部分阻止另一部分运动（部分运动（机械阻力机械阻力） 。 要使物体继续移动，就必须克服这两部分阻力。要使物体继续移动，就必须克服这两部分阻力。8 用来克服摩擦力所做的功一般都是用来克服摩擦力所做的功一般都是无用功无用功，在，在机械运动中常机械运动中常以热的形式散发出去以热的形式散发出去，使机械效率降，使机械效率降低。减小摩擦偶件的摩擦系数，可

9、以降低摩擦力，低。减小摩擦偶件的摩擦系数，可以降低摩擦力，即可以保证机械效率，又可以减少机件磨损。即可以保证机械效率，又可以减少机件磨损。 而要求增加摩擦力的情况也很多，在而要求增加摩擦力的情况也很多，在某些情况某些情况下却要求尽可能增大摩擦力下却要求尽可能增大摩擦力，如车辆的制动器、摩，如车辆的制动器、摩擦离合器等。擦离合器等。 9 润润 滑滑 摩擦吸收了机器中的大量功，这部分功大多在摩擦吸收了机器中的大量功，这部分功大多在滑动表面上转化为热，它可以损伤甚至熔化轴承，滑动表面上转化为热，它可以损伤甚至熔化轴承，为使摩擦力最小，需使接触表面尽可能容易地滑动。为使摩擦力最小，需使接触表面尽可能容

10、易地滑动。要做到这点，一要做到这点，一种显而易见的办法是在接触部分涂种显而易见的办法是在接触部分涂抹上一层物质，它即能承受轴承的表面压力，以抹上一层物质，它即能承受轴承的表面压力，以防防止原子止原子- -原子间的接触原子间的接触，又应该容易切过自身，从，又应该容易切过自身，从而减小摩擦阻力而减小摩擦阻力。 10 3、磨损磨损 定义定义：机件表面接触并作相对运动时，表面机件表面接触并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑（松散的尺寸与（松散的尺寸与形状均不相同的碎屑），形状均不相同的碎屑），使表面材料逐渐损失使表面材料逐渐损失（导（导致机件尺寸变化、重量损

11、失）、致机件尺寸变化、重量损失）、造成表面损伤的现造成表面损伤的现象，称为象，称为磨损磨损。 摩擦和磨损是物体相互接触并作相对运动时伴摩擦和磨损是物体相互接触并作相对运动时伴生的两种现象，生的两种现象，摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的必然结果。必然结果。11 磨损是一个复杂的过程磨损是一个复杂的过程：磨屑的形成是金属：磨屑的形成是金属表面变形和断裂过程。金属磨损是发生在两相对运表面变形和断裂过程。金属磨损是发生在两相对运动的表面之间的一个非常复杂的过程。动的表面之间的一个非常复杂的过程。 当两个相互接触的物体在压力作用下，金属当两个相互接触的物体在压力作用下，金属表

12、面发生弹性变形及塑性流动时，使表面膜破坏，表面发生弹性变形及塑性流动时，使表面膜破坏，暴露出未经任何氧化及被油污染的金属。这部分原暴露出未经任何氧化及被油污染的金属。这部分原子之间的活性特别强，很容易粘合（子之间的活性特别强，很容易粘合（冷焊冷焊）在一起。）在一起。 在切向力的作用下会在切向力的作用下会剪断剪断，并粘附在其中一，并粘附在其中一个表面上，而个表面上，而去磨另一表面去磨另一表面。12 如果如果粘附现象发展的很严重粘附现象发展的很严重，驱动力无法将，驱动力无法将其克服，就会发生其克服，就会发生咬合咬合现象现象(如生产中的抱轴如生产中的抱轴)。 当当速度或载荷高时速度或载荷高时，摩擦，

13、摩擦表面温度会升高表面温度会升高，使使表面层发生回火，甚至二次淬火表面层发生回火，甚至二次淬火。同时周围介质。同时周围介质中的中的氧氧和和氮氮以及润滑油中的以及润滑油中的碳碳会会向金属内扩散向金属内扩散，形形成固溶体或化合物成固溶体或化合物，并使其变脆而脱落，脱落的颗，并使其变脆而脱落，脱落的颗粒成为磨粒又可能去磨损摩擦表面。粒成为磨粒又可能去磨损摩擦表面。 所以磨损的过程所以磨损的过程不是简单的力学过程，而是物不是简单的力学过程，而是物理的、力学的和化学过程极为复杂的综合，理的、力学的和化学过程极为复杂的综合，是极为是极为错综复杂的过程。错综复杂的过程。13 影响磨损的因素：影响磨损的因素：

14、 摩擦副材料、润滑条件、加载方式和大小、相对摩擦副材料、润滑条件、加载方式和大小、相对运动性（方式和速度）以及工作温度。（运动性（方式和速度）以及工作温度。（如图所示如图所示） 磨损过程磨损过程 机件正常运行的磨损过程一般分为三个过程。机件正常运行的磨损过程一般分为三个过程。如如图所示图所示 跑合阶段跑合阶段（磨合阶段）：磨损速率逐渐减少。（磨合阶段）：磨损速率逐渐减少。 稳定磨损阶段稳定磨损阶段：磨损速率恒定；大多数机械零件：磨损速率恒定；大多数机械零件均在此阶段服役。均在此阶段服役。 剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段：磨损速率急剧增大。：磨损速率急剧增大。14 二、耐磨性二、耐磨性 1、分类分类：

15、 机件表面的磨损机件表面的磨损不是简单的力学过程，而是物理不是简单的力学过程，而是物理的、力学的和化学过程极为复杂的综合的、力学的和化学过程极为复杂的综合。理论上还不。理论上还不成熟，因此，分类方法也不统一。成熟，因此，分类方法也不统一。 按磨损的破坏机理按磨损的破坏机理，磨损可分为：粘着磨损、磨，磨损可分为：粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损（接触疲劳）、腐蚀磨损。粒磨损、表面疲劳磨损（接触疲劳）、腐蚀磨损。 按机件表面磨损状态按机件表面磨损状态，磨损可分为：连续磨损、，磨损可分为：连续磨损、粘着磨损、疲劳磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、微动磨粘着磨损、疲劳磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、微动磨损、表面塑

16、性流动。损、表面塑性流动。15 2、耐磨性耐磨性 定义定义：耐磨性是材料抵抗磨损的性能耐磨性是材料抵抗磨损的性能。通常。通常用磨损量来表示，磨损量越小，耐磨性越高。用磨损量来表示，磨损量越小，耐磨性越高。 磨损量的表示方法磨损量的表示方法：有线磨损、体积磨损、：有线磨损、体积磨损、质量磨损、比磨损量、相对耐磨性（质量磨损、比磨损量、相对耐磨性（）。）。 材料的材料的耐磨性与摩擦系数并无直接关系耐磨性与摩擦系数并无直接关系，摩擦，摩擦系数低，并不意味着耐磨性高。系数低，并不意味着耐磨性高。被测试样的磨损量标准试样的磨损量167-2 7-2 磨损模型磨损模型 一、粘着磨损一、粘着磨损 1、磨损机理

17、磨损机理 粘着磨损粘着磨损又称咬合磨损又称咬合磨损，是在滑动摩擦条件，是在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小（钢小于下，当摩擦副相对滑动速度较小（钢小于1m/s）时发生的。时发生的。 它是因缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，它是因缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致且单位法向载荷很大，以致接触应力超过实际接接触应力超过实际接触点处屈服强度触点处屈服强度而产生的一种磨损，其表面形貌而产生的一种磨损，其表面形貌如如图图7-2所示。所示。17 形成粘着点后的形成粘着点后的分离部位分离部位，可能有二种情况，可能有二种情况如如图所示图所示：粘着点粘着点，粘着点两侧粘着点两侧（取决

18、于强度），以（取决于强度），以粘着点结合强度比摩擦偶件的两基体金属都弱，则粘着点结合强度比摩擦偶件的两基体金属都弱，则磨损极为轻微。磨损极为轻微。 若剪切应力低于粘着点结合强度时，两摩擦偶若剪切应力低于粘着点结合强度时，两摩擦偶件会产生件会产生咬死咬死而不能相对运动。如：不锈钢螺栓与而不能相对运动。如：不锈钢螺栓与不锈钢螺母在拧紧过程中就经常发生这种现象。不锈钢螺母在拧紧过程中就经常发生这种现象。 若摩擦偶件只受法向载荷作用，且存在表面薄若摩擦偶件只受法向载荷作用，且存在表面薄膜（如油膜、氧化膜等），则不易产生粘着膜（如油膜、氧化膜等），则不易产生粘着。18 2、磨损量的计算磨损量的计算（简介

19、）（简介） 在摩擦副接触处为三向压缩应力状态，所以接触压缩在摩擦副接触处为三向压缩应力状态，所以接触压缩强度近似为单向压缩屈服强度强度近似为单向压缩屈服强度sc的三倍。的三倍。 如果接触处因压应力很高，超过如果接触处因压应力很高，超过3sc产生塑性变形，产生塑性变形，随后因加工硬化而使变形终止。随后因加工硬化而使变形终止。 设接触点真实面积为设接触点真实面积为A，接触压缩屈服强度为，接触压缩屈服强度为3sc ，作用于表面上的法向力为作用于表面上的法向力为F，则有：，则有： 假定磨屑为半球形，直径为假定磨屑为半球形，直径为d，任一瞬时有，任一瞬时有n个粘着点，个粘着点，所有粘着点尺寸相同，直径也

20、是所有粘着点尺寸相同，直径也是d，则，则 所以所以19 再假设每一粘着点滑过距离也为再假设每一粘着点滑过距离也为d，则单位，则单位滑动距离内形成的粘着点数滑动距离内形成的粘着点数N为为 假设磨屑的形成机率为假设磨屑的形成机率为K，则单位滑动距离，则单位滑动距离内的磨损体积为：内的磨损体积为： 所以：所以： 积分上式，且强度与硬度之间有一定关系，积分上式，且强度与硬度之间有一定关系，则总滑动距离内的粘着磨损体积为：则总滑动距离内的粘着磨损体积为：334dFdnNsc20HKFlKFlVtsct9式中式中 lt总滑动距离总滑动距离 系数系数 H材料硬度材料硬度 上式表明，上式表明，粘着磨损体积磨损

21、量与法向力、粘着磨损体积磨损量与法向力、滑动距离呈正比，与软方材料的压缩屈服强度滑动距离呈正比，与软方材料的压缩屈服强度（或硬度）呈反比，而（或硬度）呈反比，而与表观接触面积无关与表观接触面积无关。 如果如果压缩屈服强度（或硬度）较高压缩屈服强度（或硬度）较高，则因其，则因其难于塑性变形不易粘着转移而使难于塑性变形不易粘着转移而使磨损减小磨损减小。 21 如果压缩屈服强度（或硬度）一定，材料塑性较好，则如果压缩屈服强度（或硬度）一定，材料塑性较好，则在相同法向力条件下可以产生较大塑性变形，使真实接触面在相同法向力条件下可以产生较大塑性变形，使真实接触面积增加，因降低了单位面积上的法向力也可减小

22、磨损量，此积增加，因降低了单位面积上的法向力也可减小磨损量，此即意味着材料的磨损量与塑性呈反比。上式又可改写成：即意味着材料的磨损量与塑性呈反比。上式又可改写成： sctKFlV9式中式中 材料的断后伸长率。材料的断后伸长率。 sc与与的乘积为材料的韧性。可见，粘着磨损的体积磨的乘积为材料的韧性。可见，粘着磨损的体积磨损量随较软一方材料的压缩屈服强度和韧性增加而减小。其损量随较软一方材料的压缩屈服强度和韧性增加而减小。其实，实，从粘着磨损机理来看，增加硬度能减少磨损从粘着磨损机理来看，增加硬度能减少磨损，但在，但在材料材料韧性增加时，由于延缓断裂过程，所以也能使磨损量减少韧性增加时，由于延缓断

23、裂过程，所以也能使磨损量减少。 22 3、影响因素影响因素 材料材料 塑性材料比脆性材料易于粘着。塑性材料比脆性材料易于粘着。 互溶性大的材料组成的摩擦副粘着倾向大。互溶性大的材料组成的摩擦副粘着倾向大。 单相合金比多相合金粘着倾向大。单相合金比多相合金粘着倾向大。 固溶体比化合物粘着倾向大。固溶体比化合物粘着倾向大。 金属与金属组成的摩擦副比金属与非金属组金属与金属组成的摩擦副比金属与非金属组成的摩擦粘着倾向大。成的摩擦粘着倾向大。23 外力外力 摩擦速度一定时，粘着磨损量随法向力增大而摩擦速度一定时，粘着磨损量随法向力增大而增加。试验结果表明，增加。试验结果表明，当接触压应力超过材料硬度当

24、接触压应力超过材料硬度H H的的1/31/3时，粘着磨损量急剧增加，严重时会产生咬时，粘着磨损量急剧增加，严重时会产生咬死现象死现象。因此，设计时选择的许用应力必须低于材。因此，设计时选择的许用应力必须低于材料硬度值的料硬度值的1/3，以免产生严重的粘着磨损。，以免产生严重的粘着磨损。 滑动速度滑动速度 随摩擦速度增大粘着磨损量增加随摩擦速度增大粘着磨损量增加，但达到某一，但达到某一极限值后又随滑动速度增加而减小。极限值后又随滑动速度增加而减小。24 其它其它 表面粗糙度表面粗糙度：降低表面粗糙度将增加抗粘着：降低表面粗糙度将增加抗粘着磨损能力，过低将导致润滑油难于储存在摩擦面磨损能力，过低将

25、导致润滑油难于储存在摩擦面内而促进粘着。内而促进粘着。 表面温度表面温度：其影响与滑动速度一致。：其影响与滑动速度一致。 润滑状态润滑状态：好的润滑状态将显著降低粘着磨：好的润滑状态将显著降低粘着磨损量。损量。25 4 4、改善粘着磨损耐磨性的措施、改善粘着磨损耐磨性的措施 磨损是造成材料损耗的主要原因，也是机件三磨损是造成材料损耗的主要原因，也是机件三种主要失效形式（磨损、腐蚀、断裂）之一。种主要失效形式（磨损、腐蚀、断裂）之一。 金属材料的磨损主要是发生在表面的变形和断金属材料的磨损主要是发生在表面的变形和断裂过程，所以，提高摩擦副表面的强度（或硬度）裂过程，所以，提高摩擦副表面的强度（或

26、硬度）和韧性，可以提高耐磨性。和韧性，可以提高耐磨性。 对粘着磨损而言：对粘着磨损而言： 注意摩擦副配对材料的选择注意摩擦副配对材料的选择。如，滑动轴承。如，滑动轴承选用淬火钢轴与锡基或铝基轴瓦配对。选用淬火钢轴与锡基或铝基轴瓦配对。 26 采用表面化学热处理改变材料表面状态采用表面化学热处理改变材料表面状态。渗硫、渗磷、渗氮等方法，使表面形成一层化合渗硫、渗磷、渗氮等方法，使表面形成一层化合物或非金属层，避免摩擦副直接接触，既降低原物或非金属层，避免摩擦副直接接触，既降低原子之间的结合力，又减小摩擦系数，可防止粘着。子之间的结合力，又减小摩擦系数，可防止粘着。 控制摩擦滑动速度和接触压应力控

27、制摩擦滑动速度和接触压应力。 改善润滑条件改善润滑条件，提高氧化膜与基体的结合，提高氧化膜与基体的结合力，可以阻止金属之间直接接触、增强氧化膜的力，可以阻止金属之间直接接触、增强氧化膜的稳定性。从而提高耐磨性。稳定性。从而提高耐磨性。27 二、磨粒磨损二、磨粒磨损 1 1、磨损机理、磨损机理 定义定义：当摩擦副一方表面坚硬的细微突起，：当摩擦副一方表面坚硬的细微突起，或者在接触面之间存在着坚硬粒子时所产生的一种或者在接触面之间存在着坚硬粒子时所产生的一种磨损。前者为磨损。前者为两体磨损两体磨损，后者为，后者为三体磨损三体磨损。如图所如图所示示 分类分类 按所受应力的大小不同，可分为：按所受应力

28、的大小不同，可分为： 低应力擦伤性磨粒磨损：低应力擦伤性磨粒磨损：它的特点是磨料作用于它的特点是磨料作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强度，材料表面零件表面的应力不超过磨料的压溃强度，材料表面被轻微划伤。生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板被轻微划伤。生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板输送机溜槽磨损情况就是属于这种类型。输送机溜槽磨损情况就是属于这种类型。 28 高应力碾碎性磨粒磨损高应力碾碎性磨粒磨损：其特点是磨料与零件其特点是磨料与零件表面接触处的最大压应力大于磨料的压溃强度。表面接触处的最大压应力大于磨料的压溃强度。生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损便生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒

29、的磨损便是属于这种类型。是属于这种类型。 凿削式磨粒磨损凿削式磨粒磨损：其特点是磨料对材料表面：其特点是磨料对材料表面有大的冲击力，从材料表面凿下较大颗料的磨屑，有大的冲击力，从材料表面凿下较大颗料的磨屑，如挖掘机斗齿及颚式破碎机的齿板。如挖掘机斗齿及颚式破碎机的齿板。 特征特征： 摩擦面上有明显犁皱形成的沟槽摩擦面上有明显犁皱形成的沟槽。如图所示如图所示29 磨损机理与特点磨损机理与特点： 磨粒与摩擦表面之间的相互作用，与机械加工中切削磨粒与摩擦表面之间的相互作用，与机械加工中切削刀具与工件的相互作用类似。刀具与工件的相互作用类似。 对于韧性材料对于韧性材料： 在锐刃的硬粒子作用下在锐刃的硬

30、粒子作用下，每一磨粒从表面切下的是一，每一磨粒从表面切下的是一个连续的屑。个连续的屑。 在光滑刃或圆刃的硬粒子作用下在光滑刃或圆刃的硬粒子作用下，只能被犁皱，形成，只能被犁皱，形成沟槽。沟槽。 对于脆性材料对于脆性材料： 在锐刃的硬粒子作用下在锐刃的硬粒子作用下，一个磨粒切下的是许多断屑。，一个磨粒切下的是许多断屑。 在光滑刃或圆刃的硬粒子作用下在光滑刃或圆刃的硬粒子作用下，沟槽是由裂纹扩展，沟槽是由裂纹扩展和表面材料呈碎片脱落而引起的。和表面材料呈碎片脱落而引起的。30 2、磨损量的计算磨损量的计算 现以两体磨粒磨损为例，推导以切削作用为主现以两体磨粒磨损为例，推导以切削作用为主要磨粒磨损量

31、计算式。要磨粒磨损量计算式。 根据模型（根据模型（如图所示如图所示） ，在法向力，在法向力F作用下，作用下，硬材料的凸出部分或磨粒（假定为圆锥体）被压入硬材料的凸出部分或磨粒（假定为圆锥体）被压入软材料中。软材料中。 当作用在一个凸出部分上的力当作用在一个凸出部分上的力F除以凸出部分除以凸出部分在水平面上投影接触面积等于软材料的压缩屈服强在水平面上投影接触面积等于软材料的压缩屈服强度时，则凸出部分或磨粒的压入就会停止下来：度时，则凸出部分或磨粒的压入就会停止下来：31 凸出部分或磨粒切削下来的软材料体积（图凸出部分或磨粒切削下来的软材料体积（图中阴影部分），即磨损量中阴影部分），即磨损量V：由

32、上两式得：由上两式得： 因金属材料的屈服强度与硬度成正比，所以因金属材料的屈服强度与硬度成正比，所以上式又可写成：上式又可写成：HFltgKVscFltgV3 (7-11) (7-12) 32 可见，可见，磨粒磨损量与法向力、摩擦距离呈正比，磨粒磨损量与法向力、摩擦距离呈正比，与材料硬度呈反比，与材料硬度呈反比，同时同时还与硬材料凸出部分或磨还与硬材料凸出部分或磨粒的形状有关粒的形状有关。 实际上：实际上： 因磨粒的棱面相对摩擦表面的取向不同，只因磨粒的棱面相对摩擦表面的取向不同，只有一部分磨粒才能切削表面产生磨屑；有一部分磨粒才能切削表面产生磨屑； 大部分磨粒嵌入软材料中，使之产生塑性变形，

33、大部分磨粒嵌入软材料中，使之产生塑性变形，造成擦伤或形成沟槽。造成擦伤或形成沟槽。 堆积在沟槽两侧的材料，只有在随后的运动堆积在沟槽两侧的材料，只有在随后的运动过程中有一部分能形成磨屑。过程中有一部分能形成磨屑。 33 3 3、影响因素、影响因素 材料硬度材料硬度：硬度越高，抵抗磨粒磨损的能力：硬度越高，抵抗磨粒磨损的能力越好。越好。 相同硬度时，钢中含碳量越高，碳化物形成元相同硬度时，钢中含碳量越高，碳化物形成元素越多，则耐磨性越好。素越多，则耐磨性越好。如图所示如图所示 (2) 断裂韧度的影响，断裂韧度的影响，如图所示如图所示 (3)显维组织显维组织：MF；相同硬度时，；相同硬度时，B下下

34、M回回；细化晶粒由于能提高屈服强度、硬度及静载塑性，细化晶粒由于能提高屈服强度、硬度及静载塑性，所以也提高耐磨性；所以也提高耐磨性； 碳化物：软基体中分布时，提高耐磨性；硬基碳化物：软基体中分布时，提高耐磨性；硬基体中分布时，降低耐磨性。体中分布时，降低耐磨性。34 (4) 加工硬化加工硬化对金属材料抗磨粒磨损的影响，对金属材料抗磨粒磨损的影响，因磨损类型不同而有不同：因磨损类型不同而有不同： 在在低应力擦伤性磨粒磨损低应力擦伤性磨粒磨损时，加工硬化对材料时，加工硬化对材料的耐磨性没有影响；的耐磨性没有影响； 在在高应力碾碎性磨粒磨损高应力碾碎性磨粒磨损时，加工硬化能显著时，加工硬化能显著提高

35、耐磨性。提高耐磨性。 (5)在在磨粒硬度低于金属硬度磨粒硬度低于金属硬度的的软磨粒磨损情况软磨粒磨损情况下，磨损机理将会变化下，磨损机理将会变化，所以耐磨性的影响因素也，所以耐磨性的影响因素也会发生变化。会发生变化。如图所示如图所示 磨粒磨损也有有利的一面磨粒磨损也有有利的一面，如：抛光、挫削、，如：抛光、挫削、砂轮磨削、砂轮切割等。砂轮磨削、砂轮切割等。35 4 4、改善磨粒磨损耐磨性的措施、改善磨粒磨损耐磨性的措施 对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增加材料硬度加材料硬度。这是提高耐磨性的最有效的措施。这是提高耐磨性的最有效的措施。 例如选用含碳较高

36、的钢并获得马氏体组织；如例如选用含碳较高的钢并获得马氏体组织；如果磨粒磨损机理是塑性变形，或塑性变形后疲劳破果磨粒磨损机理是塑性变形，或塑性变形后疲劳破坏（低周疲劳）、脆性断裂，则提高材料韧性对改坏（低周疲劳）、脆性断裂，则提高材料韧性对改善耐磨性有益。此时用等温淬火获得下贝氏体（良善耐磨性有益。此时用等温淬火获得下贝氏体（良好的硬度和韧性），消除基体初生碳化物，并使二好的硬度和韧性），消除基体初生碳化物，并使二次碳化物均匀弥散分布以及含有适量残余奥氏体等次碳化物均匀弥散分布以及含有适量残余奥氏体等都能改善抗磨粒磨损能力。都能改善抗磨粒磨损能力。 36 根据机件服役条件，合理选择耐磨材料根据机

37、件服役条件，合理选择耐磨材料。 在在高应力冲击载荷高应力冲击载荷下（颚式破碎机齿板粉碎难破下（颚式破碎机齿板粉碎难破碎矿石时），要选用碎矿石时），要选用高锰钢高锰钢，利用高韧性和高的硬化能，利用高韧性和高的硬化能力，可得到高耐磨性。力，可得到高耐磨性。 在在滑动接触式连续性重载滑动接触式连续性重载下（挖掘机刀头），则下（挖掘机刀头），则应选用应选用硬质合金、高铬白口铸铁硬质合金、高铬白口铸铁，或经过二次硬化处理，或经过二次硬化处理的基体钢。的基体钢。 在在冲击载荷不大的低应力磨损场合冲击载荷不大的低应力磨损场合（车床主轴轴（车床主轴轴头、水泥球磨机衬板、拖拉机履带板等）用头、水泥球磨机衬板、拖

38、拉机履带板等）用中碳低合金中碳低合金钢并经淬火回火处理钢并经淬火回火处理，可得到适中的耐磨粒磨损性能。，可得到适中的耐磨粒磨损性能。37 用渗碳、碳氮共渗等化学热处理用渗碳、碳氮共渗等化学热处理提高表面提高表面硬度硬度也能有效提高耐磨粒磨损性能。也能有效提高耐磨粒磨损性能。 防尘防尘、清洗清洗均对减轻磨粒磨损有效。经常均对减轻磨粒磨损有效。经常注意机件防尘和清洗，防止大于注意机件防尘和清洗，防止大于1微米磨粒进入微米磨粒进入接触面，也是有效措施。接触面，也是有效措施。38 三、腐蚀磨损三、腐蚀磨损 在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环境介质发生化学或

39、电化学反应形成腐蚀产物，腐蚀境介质发生化学或电化学反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成与脱落引起产物的形成与脱落引起腐蚀磨损腐蚀磨损。 腐蚀磨损因常与摩擦面之间的机械磨损（粘着腐蚀磨损因常与摩擦面之间的机械磨损（粘着磨损或磨粒磨损）共存，故又称磨损或磨粒磨损）共存，故又称腐蚀机械磨损腐蚀机械磨损。 分类分类： 氧化磨损氧化磨损、微动磨损微动磨损、冲蚀磨损冲蚀磨损（又称气蚀）、（又称气蚀）、特殊介质腐蚀磨损特殊介质腐蚀磨损（常见于化工机械，一般机械中（常见于化工机械，一般机械中比较少见）。比较少见）。39 （一）氧化磨损（一）氧化磨损 1、氧化膜的形成过程氧化膜的形成过程：大气中的机件表面总有：大气

40、中的机件表面总有一层一层氧的氧的吸附层吸附层，当摩擦副作相对运动时，由于表面，当摩擦副作相对运动时，由于表面凹凸不平，在凸起部位单位压力很大，导致产生塑性凹凸不平，在凸起部位单位压力很大，导致产生塑性变形。变形。塑性变形塑性变形加速了加速了氧向金属内部扩散氧向金属内部扩散，从而形成，从而形成了氧化膜。了氧化膜。 2、氧化腐蚀过程氧化腐蚀过程：由于形成的：由于形成的氧化膜强度低氧化膜强度低、在摩擦副继续作相对运动时，氧化膜在摩擦副继续作相对运动时，氧化膜被摩擦副一方的被摩擦副一方的凸起所剥落凸起所剥落，裸露出新表面，从而又发生氧化，随着，裸露出新表面，从而又发生氧化，随着又再被磨去。又再被磨去。

41、 如此，氧化膜形成又除去，机件表面逐渐被磨损。如此，氧化膜形成又除去，机件表面逐渐被磨损。40 3、宏观特征宏观特征：在摩擦表面上沿滑动方向呈匀：在摩擦表面上沿滑动方向呈匀细磨痕，其磨损产生为红褐色三氧化二铁（细磨痕，其磨损产生为红褐色三氧化二铁（Fe2O3）或黑色四氧化三铁或黑色四氧化三铁Fe3O4。 是最广泛的一种磨损，其是最广泛的一种磨损，其磨损速率最小磨损速率最小，仅为，仅为0.10.5m/h，属于正常磨损。，属于正常磨损。 氧化磨损不一定有害氧化磨损不一定有害，如果氧化磨损先于其它，如果氧化磨损先于其它类型磨损产生和发展，则氧化磨损是有利的。类型磨损产生和发展，则氧化磨损是有利的。

42、41 4、影响氧化磨损速率或磨损量的因素影响氧化磨损速率或磨损量的因素： (1) 摩擦副表面层对塑性变形的抗力；摩擦副表面层对塑性变形的抗力； (2) 氧在金属中的扩散速率；氧在金属中的扩散速率； (3) 氧化膜的性质和厚度以及氧化膜与基体结氧化膜的性质和厚度以及氧化膜与基体结合的牢固程度；合的牢固程度； (4) 摩擦学参数，如接触压力、滑动速度、滑摩擦学参数，如接触压力、滑动速度、滑动距离、温度等。动距离、温度等。42 （二）微动磨损（二）微动磨损 1、微动微动：在机器的嵌合部位和紧配合处，接：在机器的嵌合部位和紧配合处，接触表面之间虽然没有宏观相对位移，但在外部变动触表面之间虽然没有宏观相

43、对位移，但在外部变动载荷和振动的影响下却能产生微小滑动。这种微小载荷和振动的影响下却能产生微小滑动。这种微小滑动是小振幅的切向振动，称为微动。滑动是小振幅的切向振动，称为微动。 2、微动磨损微动磨损：接触表面之间因存在小振幅相：接触表面之间因存在小振幅相对振动或往复运动而产生的磨损称为微动磨损或微对振动或往复运动而产生的磨损称为微动磨损或微动腐蚀。动腐蚀。如图所示如图所示43 3、微动磨损过程微动磨损过程：有三个阶段：有三个阶段 第一阶段第一阶段：产生凸起塑性变形，由此形成表面裂：产生凸起塑性变形，由此形成表面裂纹和扩展，或去除表面污物纹和扩展，或去除表面污物形成粘着和粘着点断裂形成粘着和粘着

44、点断裂； 第二阶段第二阶段：通过疲劳破坏或粘着点断裂形成磨屑，：通过疲劳破坏或粘着点断裂形成磨屑，磨屑形成后随即氧化磨屑形成后随即氧化； 第三阶段第三阶段：磨粒磨损阶段磨粒磨损阶段，磨粒磨损又反过来加，磨粒磨损又反过来加速第一阶段，如此循环不已则构成了微动磨损。速第一阶段，如此循环不已则构成了微动磨损。 因微动磨损集中在局部地区，又因两摩擦表面永因微动磨损集中在局部地区，又因两摩擦表面永不脱离接触，磨损产物不易向外排出，故不脱离接触，磨损产物不易向外排出，故兼有氧化磨兼有氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损损、磨粒磨损、粘着磨损的作用。的作用。44 4、特征特征： 接触区存在红色接触区存在红色FeFe

45、2 2O O3 3粉末，铝件的磨损产物为粉末，铝件的磨损产物为黑色。黑色。 5、影响因素影响因素:震动时间、次数；振幅、震动频震动时间、次数；振幅、震动频率；载荷；氮等不活泼气体比空气湿度大的气体环率；载荷；氮等不活泼气体比空气湿度大的气体环境磨损量小。境磨损量小。 在微动磨损的产生处往往形成在微动磨损的产生处往往形成蚀坑蚀坑（所以微动（所以微动磨损又称为咬蚀），其结果不仅使部件精度、性能磨损又称为咬蚀），其结果不仅使部件精度、性能下降，更严重的是引起应力集中，下降，更严重的是引起应力集中，导致疲劳破坏导致疲劳破坏。 生产中的实例生产中的实例：键槽处、蒸汽锤的锤杆与锤头：键槽处、蒸汽锤的锤杆与

46、锤头结合处、搭接接头处、发动机固定件及离合器等。结合处、搭接接头处、发动机固定件及离合器等。45 （三）冲蚀磨损（三）冲蚀磨损 1、定义定义： 液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损称为冲蚀磨损。度对材料表面进行冲击所造成的磨损称为冲蚀磨损。 一般情况下，松散尺寸小于一般情况下，松散尺寸小于100m，冲击速度，冲击速度小于小于550m/s。 2、分类分类： 按照携带粒子的介质不同，冲蚀磨损可分为：按照携带粒子的介质不同，冲蚀磨损可分为：气固气固冲蚀磨损、冲蚀磨损、流体流体冲蚀磨损、冲蚀磨损、液滴液滴冲蚀磨损和冲蚀磨损和气

47、气蚀蚀磨损（磨损（如表所示如表所示）。气固冲蚀磨损又称喷砂型冲）。气固冲蚀磨损又称喷砂型冲蚀磨损，是最常见的冲蚀磨损。蚀磨损，是最常见的冲蚀磨损。46 3、磨损机理磨损机理 表面材料流失主要是机械力引起的。在高速粒表面材料流失主要是机械力引起的。在高速粒子不断冲击下，塑性材料表面逐渐出现短程沟槽和子不断冲击下，塑性材料表面逐渐出现短程沟槽和鱼鳞状小凹坑（冲蚀坑），且变形层有微小裂纹。鱼鳞状小凹坑（冲蚀坑），且变形层有微小裂纹。 塑性材料塑性材料表面冲蚀坑是在短程微切削和塑性变表面冲蚀坑是在短程微切削和塑性变形作用下形成的。在粒子反复冲击、材料反复塑性形作用下形成的。在粒子反复冲击、材料反复塑性

48、变形下形成磨屑，材料流失。变形下形成磨屑，材料流失。 脆性材料脆性材料（陶瓷、玻璃等）冲蚀磨损是裂纹形（陶瓷、玻璃等）冲蚀磨损是裂纹形成与快速扩展的过程。成与快速扩展的过程。47 4、影响因素影响因素 主要有主要有环境因素环境因素：如冲击角、粒子速度及浓：如冲击角、粒子速度及浓度、冲击时间、温度及介质；度、冲击时间、温度及介质；粒子性能粒子性能：如粒度、：如粒度、形状、硬度、密度、可碎性等；形状、硬度、密度、可碎性等；材料性能材料性能：如硬：如硬度、强度、韧性和物理性能。度、强度、韧性和物理性能。 5、措施措施 减小入射粒子和介质的速度；减小入射粒子和介质的速度；改变冲击角改变冲击角减轻冲蚀，

49、塑性材料尽量避免在减轻冲蚀，塑性材料尽量避免在2030之间服之间服役，脆性材料则应避免粒子垂直入射；役，脆性材料则应避免粒子垂直入射；合理利用合理利用粒子浓度和粒度；粒子浓度和粒度；合理设计机件形状；合理设计机件形状；选用耐选用耐冲蚀的材料及表面处理方法。冲蚀的材料及表面处理方法。487-3 7-3 磨损试验方法磨损试验方法 一、试验方法的分类：一、试验方法的分类： 实物试验实物试验：即以实物零件在机器实际工作条件：即以实物零件在机器实际工作条件下进行试验，或者用实物零件在模拟机械使用条件下进行试验，或者用实物零件在模拟机械使用条件的试验台上进行试验。的试验台上进行试验。 与实际情况一致或接近

50、一致，试验结果的可靠与实际情况一致或接近一致，试验结果的可靠性高；但所需时间长，外界因素的影响难于掌握和性高；但所需时间长，外界因素的影响难于掌握和分析。分析。49 试验室试验试验室试验：即将欲试材料制成规定试样，：即将欲试材料制成规定试样，在规定的试验条件下在专门设计的试验机上进行在规定的试验条件下在专门设计的试验机上进行试验。试验。 试验时间短、成本低、易于控制各种因素的试验时间短、成本低、易于控制各种因素的影响；但试验结果不能直接表明实际情况。影响；但试验结果不能直接表明实际情况。 研究重要机件的耐磨性时，往往兼用两种方研究重要机件的耐磨性时，往往兼用两种方法。法。50 二、试验原理二、

51、试验原理 1、类别类别：试验室试验所用磨损试验机的原理：试验室试验所用磨损试验机的原理有：销盘式、销筒式、往复运动式、有：销盘式、销筒式、往复运动式、MM式、砂纸式、砂纸磨损试验、快速磨损试验。磨损试验、快速磨损试验。如图所示如图所示 2、选择选择：应按照：应按照 摩擦副运动方式（往复、旋转）摩擦副运动方式（往复、旋转） 摩擦方式（滚动或滑动）摩擦方式（滚动或滑动） 确定试验方法及所用试样形状及尺寸确定试验方法及所用试样形状及尺寸，并使试，并使试验力、速度、和温度等因素尽可能接近试验条件。验力、速度、和温度等因素尽可能接近试验条件。 试样要求试样要求：一般至少：一般至少45对摩擦副（因试验结对

52、摩擦副（因试验结果分散度大），并应保证相同的精度及表面粗糙度。果分散度大），并应保证相同的精度及表面粗糙度。51 3、磨损量的测量方法磨损量的测量方法 称重法称重法 用分析天平用分析天平 测长法测长法 划痕法划痕法：如图所示如图所示。用金刚石锥体绕。用金刚石锥体绕x-x轴旋轴旋转，在试样上划一小坑，轴距锥尖为转，在试样上划一小坑，轴距锥尖为r，划坑长为，划坑长为L1，坑深，坑深h1为：为：h1=L12/8r磨后再求磨后再求h2，坑深为：，坑深为：hh1- h2。 压痕法压痕法：使用维氏硬度计压头，测出磨损前后：使用维氏硬度计压头，测出磨损前后试样上压痕对角线长度的变化，换算成深度变化试样上压痕

53、对角线长度的变化，换算成深度变化（7倍关系）。倍关系）。52 4、对磨屑分析对磨屑分析 磨屑与断口一样反映断裂过程各阶段的信息，磨屑与断口一样反映断裂过程各阶段的信息，通过对使用过的润滑剂作污染物分析，是检测和评通过对使用过的润滑剂作污染物分析，是检测和评定材料磨损的良好方法。定材料磨损的良好方法。铁谱技术铁谱技术。537-4 7-4 金属接触疲劳金属接触疲劳 一、接触疲劳现象与接触应力一、接触疲劳现象与接触应力 （一）接触疲劳现象（一）接触疲劳现象 1、定义定义：机件两接触面作滚动或滚动加滑动摩：机件两接触面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因擦时，在交变接触压应

54、力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小片状金属剥疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小片状金属剥落而使物质损伤的现象，又称落而使物质损伤的现象，又称表面磨损表面磨损或或疲劳磨损疲劳磨损。 2、宏观特征宏观特征：在接触表面上出现许多小针状或：在接触表面上出现许多小针状或痘状凹坑，有时凹坑很深，呈贝壳状，有疲劳裂纹痘状凹坑，有时凹坑很深，呈贝壳状，有疲劳裂纹发展的痕迹。发展的痕迹。如图所示如图所示54 3、分类分类：根据剥落裂纹起始位置及形态不同，：根据剥落裂纹起始位置及形态不同，可分为以下三种：可分为以下三种： 麻点剥落麻点剥落（麻点）：（麻点）：0.10.2mm以下的小以下的小

55、块剥落，呈针状或痘状凹坑截面呈不对称块剥落，呈针状或痘状凹坑截面呈不对称V形。形。如图所示如图所示 浅层剥落浅层剥落：深度在：深度在0.20.4mm，剥落底部，剥落底部大致和表面平行，裂纹走向与表面呈锐角或垂直。大致和表面平行，裂纹走向与表面呈锐角或垂直。 深层剥落深层剥落（压碎性剥落）：深度与表面强（压碎性剥落）：深度与表面强化深度相当，裂纹走向与表面垂直。化深度相当，裂纹走向与表面垂直。如图所示如图所示55 4、过程过程：为裂纹形成和扩展两个阶段。：为裂纹形成和扩展两个阶段。 5、接触疲劳曲线接触疲劳曲线分两种：有明显的接触疲劳极分两种：有明显的接触疲劳极限和没有明显的接触疲劳极限。限和没

56、有明显的接触疲劳极限。 接触疲劳破坏与表面层塑性变形有关。接触疲劳破坏与表面层塑性变形有关。 少量麻点剥落不影响机件的正常工作，但随着少量麻点剥落不影响机件的正常工作，但随着时间的延长，麻点尺寸逐渐变大，数量也不断增多，时间的延长，麻点尺寸逐渐变大，数量也不断增多，机件表面受到大面积损坏，结果无法继续工作而失机件表面受到大面积损坏，结果无法继续工作而失效。对齿轮而言，麻点越多，啮合情况越差，噪音效。对齿轮而言，麻点越多，啮合情况越差，噪音越来越大，振动和冲击也随之加大，严重时甚至可越来越大，振动和冲击也随之加大，严重时甚至可能将轮齿打断。能将轮齿打断。齿轮、轴承、钢轨、轮毂的表面经齿轮、轴承、

57、钢轨、轮毂的表面经常出现接触疲劳失效常出现接触疲劳失效。56 （二）接触应力（二）接触应力 1、接触应力接触应力：两物体相互接触时，在表面产两物体相互接触时，在表面产生的局部压入应力称为接触应力生的局部压入应力称为接触应力。 按接触面初始几何条件不同按接触面初始几何条件不同可分为可分为： 线接触线接触：如齿轮的接触；滚动轴承（滚动体：如齿轮的接触；滚动轴承（滚动体为滚柱、滚针）的接触。为滚柱、滚针）的接触。 点接触点接触：如滚动轴承（滚动体为球体）的接：如滚动轴承（滚动体为球体）的接触。触。57 线接触时的接触应力线接触时的接触应力 假设两圆柱体的半径分别为假设两圆柱体的半径分别为R1、R2，

58、长，长l l，未，未变形前两者为线接触，施加法向力后，因弹性变形变形前两者为线接触，施加法向力后，因弹性变形变为面接触，接触面积变为面接触，接触面积2bl l ，如图所示如图所示 。 据弹性力学分析，接触压应力沿据弹性力学分析，接触压应力沿y轴按半椭圆轴按半椭圆柱规律分布，在接触中间（柱规律分布，在接触中间（y=0）处，接触压应力）处，接触压应力达到最大值，所以：达到最大值，所以：58 在法向力的作用下，接触面有三向主应力，沿在法向力的作用下，接触面有三向主应力，沿接触深度方向的分布接触深度方向的分布如图所示如图所示。在一定接触深度下。在一定接触深度下zyx； zxy，相应的最大切应力为：，相

59、应的最大切应力为： 这三个最大切应力分别作用在与主应力作用面这三个最大切应力分别作用在与主应力作用面互成互成45方向的平面上，方向的平面上，在接触中心下在接触中心下0.786b处，处，zy45值最大。值最大。 在接触面下在接触面下0.5b、y0.85b处所受切应力处所受切应力0max最大最大。59 点接触时的接触应力点接触时的接触应力 施加法向应力后，视两接触物体形状不同，接施加法向应力后，视两接触物体形状不同，接触面可能是椭圆或圆。如：滚珠与轴承套圈接触，触面可能是椭圆或圆。如：滚珠与轴承套圈接触，接触面为椭圆；球与球或球与平面接触，接触面为接触面为椭圆；球与球或球与平面接触，接触面为圆。圆

60、。 接触面为椭圆时，接触面为椭圆时，如图所示如图所示，接触应力按半椭，接触应力按半椭圆球规律分布，且圆球规律分布，且 对于半径为对于半径为R的圆球和平面的点接触，按弹性力的圆球和平面的点接触，按弹性力学计算，接触圆半径：学计算，接触圆半径：60 可见，点接触时：可见，点接触时： 圆球与平面接触圆球与平面接触，最大切应力最大切应力zy45zy45也在接也在接触中心下触中心下0.786b0.786b处处。 两球接触时两球接触时，最大切应力最大切应力zy45zy45在接触区下在接触区下0.5b0.5b处处。 在在有滑动时有滑动时，摩擦力与最大，摩擦力与最大切应力切应力zy45zy45叠叠加的最大综合