江苏大学机械设计第4章摩擦、磨损及润滑

江苏大学机械设计第4章摩擦、磨损及润滑CATALOGUE目录引言摩擦基本原理磨损类型与机理润滑原理及作用机械设计中的摩擦、磨损与润滑问题实验与案例分析总结与展望01引言摩擦、磨损是机械运动中普遍存在的现象，直接影响机械零件的工作性能和寿命。润滑是减小摩擦、降低磨损的有效手段，对于提高机械效率和延长机械寿命具有重要意义。在机械设计中，必须充分考虑摩擦、磨损及润滑的影响，合理选择材料和润滑方式，以确保机械系统的正常运行。摩擦、磨损及润滑在机械设计中的重要性010204本章学习目标和要求掌握摩擦、磨损的基本概念、分类及影响因素。了解常用润滑剂的种类、性能及选用原则。理解润滑系统的工作原理、设计要求及维护方法。能够运用所学知识分析和解决机械设计中与摩擦、磨损及润滑相关的问题。0302摩擦基本原理摩擦定义两个相互接触的物体，在外力作用下发生相对运动或有相对运动趋势时，在接触面间产生的阻碍物体相对运动的作用力称为摩擦力，这种现象称为摩擦。摩擦分类根据摩擦副的运动形式，摩擦分为静摩擦和动摩擦两类。其中，动摩擦又分为滑动摩擦和滚动摩擦。摩擦定义及分类两物体相互接触且挤压；接触面粗糙；物体间有相对运动或相对运动趋势。静摩擦力可根据二力平衡来计算；滑动摩擦力可根据公式$F=muN$来计算，其中$mu$为摩擦系数，$N$为正压力。摩擦力产生条件与计算摩擦力计算摩擦力产生条件表示摩擦副间的摩擦性能，是表征材料摩擦特性的重要参数。摩擦系数摩擦系数受材料性质、表面粗糙度、温度、湿度、润滑条件等多种因素影响。影响因素摩擦系数及其影响因素选择合适的摩擦副材料选择具有低摩擦系数、良好耐磨性和抗胶合性能的材料。降低表面粗糙度通过研磨、抛光等方法降低摩擦副表面的粗糙度，以减小摩擦阻力。采用良好的润滑选用适当的润滑剂，形成润滑膜，减少摩擦面间的直接接触。改善工作条件控制温度、湿度等环境因素，保持摩擦副表面的清洁和干燥。减小摩擦措施03磨损类型与机理磨损定义磨损是指机械零件在相对运动时，表面材料由于摩擦而逐渐损失的现象。分类方法根据磨损机理的不同，磨损可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等类型。磨损定义及分类方法粘着磨损摩擦副表面在相对运动时，由于粘着效应导致表面材料从一个表面转移到另一个表面的现象。腐蚀磨损在摩擦过程中，摩擦副表面与周围介质发生化学或电化学反应而导致的磨损现象。疲劳磨损在交变应力作用下，摩擦副表面材料因疲劳而产生裂纹，并逐步扩展导致材料剥落的现象。磨粒磨损由于外界硬颗粒或摩擦副表面间的硬突起物在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象。常见磨损类型介绍磨损过程磨损过程通常包括磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。机理分析不同的磨损类型具有不同的磨损机理，如磨粒磨损的切削和犁沟作用、粘着磨损的粘着和撕脱作用等。磨损过程与机理分析合理选择摩擦副材料选择具有互溶性小、抗粘着能力强、耐磨性好的材料组成摩擦副。表面强化处理采用表面热处理、化学热处理、表面涂层等技术提高材料表面的硬度和耐磨性。优化润滑条件选用适当的润滑剂和润滑方式，减少摩擦和磨损。改善工作条件降低工作温度、减少外界硬颗粒进入摩擦副等，以减轻磨损。减小磨损措施04润滑原理及作用润滑定义及目的润滑定义润滑是摩擦副之间加入某种物质以降低摩擦阻力、减缓磨损的重要措施。润滑目的减少摩擦、降低磨损、冷却降温、防止腐蚀、密封防护、减振降噪等。润滑油主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑脂俗称黄油，由基础油、稠化剂、添加剂组成，具有粘附性好、不易流失、使用方便等特点。固体润滑剂如石墨、二硫化钼等，适用于高温、高压、低速等恶劣工况。常见润滑剂类型与性能特点利用摩擦副的相对运动，使润滑剂被带入摩擦表面之间，形成压力油膜将两摩擦表面完全隔开，实现流体润滑。流体动压润滑原理适用于高速、轻载、精密的摩擦副，如轴承、齿轮等。应用流体动压润滑原理及应用边界润滑原理在摩擦副表面形成一层极薄的边界膜，起减小摩擦与抗磨作用。要点一要点二应用适用于重载、低速、高温等恶劣工况，如轧钢机、挖掘机等。边界润滑原理及应用固体润滑原理及应用利用固体润滑剂的层状结构、低剪切强度等特性，在摩擦副表面形成固体润滑膜，实现润滑。固体润滑原理适用于高温、高压、真空、辐射等极端工况，如航天器、核反应堆等。应用05机械设计中的摩擦、磨损与润滑问题

轴承设计中的摩擦、磨损与润滑问题轴承摩擦类型包括滚动摩擦和滑动摩擦，滚动摩擦主要发生在球轴承和滚子轴承中，滑动摩擦则常见于轴承与轴或轴承座的配合面。轴承磨损形式主要有磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等，其中磨粒磨损是最常见的形式，由外界硬颗粒或金属表面凸峰在润滑不足的情况下引起。轴承润滑方式包括油润滑和脂润滑，油润滑适用于高速、高温和重载的轴承，而脂润滑则适用于低速、轻载和密封性要求较高的场合。03齿轮润滑方式主要采用油润滑，通过浸油、喷油或油雾润滑等方式将润滑油引入齿轮啮合处，以降低摩擦系数和减缓磨损。01齿轮摩擦类型主要为滑动摩擦，发生在齿轮齿面之间，特别是在高速重载的情况下更为显著。02齿轮磨损形式主要有磨粒磨损、点蚀和胶合等，其中点蚀是最常见的形式，由齿面接触应力超过材料疲劳极限引起。齿轮传动设计中的摩擦、磨损与润滑问题密封件摩擦类型主要为滑动摩擦，发生在密封件与轴或密封腔的配合面。密封件磨损形式主要有磨粒磨损和疲劳磨损等，其中疲劳磨损较为常见，由密封件材料在交变应力作用下引起。密封件润滑方式一般采用脂润滑或固体润滑剂，以保证密封件在长期使用过程中保持良好的密封性能和降低磨损。密封件设计中的摩擦、磨损与润滑问题活塞环与气缸套的摩擦磨损在发动机中，活塞环与气缸套之间的摩擦磨损是影响发动机性能和寿命的重要因素之一。为降低摩擦系数和减缓磨损，常采用表面涂层、优化配合间隙以及使用高性能润滑油等措施。导轨副的摩擦磨损导轨副是机床等精密机械的关键部件之一，其摩擦磨损特性对机床的加工精度和稳定性具有重要影响。为改善导轨副的摩擦学性能，常采用表面改性、优化润滑方式以及使用耐磨材料等措施。凸轮机构的摩擦磨损凸轮机构广泛应用于各种自动化机械中，其摩擦磨损特性直接影响机构的运动精度和可靠性。为降低凸轮机构的摩擦系数和减缓磨损，常采用表面硬化处理、优化凸轮轮廓线以及使用高性能润滑脂等措施。其他机械零件设计中的摩擦、磨损与润滑问题06实验与案例分析包括四球摩擦实验、销-盘摩擦实验等，用于测定材料的摩擦系数和磨损率。摩擦实验方法包括砂轮磨损实验、滑动磨损实验等，用于模拟实际工作条件下的磨损情况，评估材料的耐磨性能。磨损实验方法介绍常用的摩擦、磨损实验设备及其工作原理，如摩擦磨损试验机、表面轮廓仪等。实验设备与原理摩擦、磨损实验方法介绍案例四某型机械密封的摩擦磨损特性研究。通过对机械密封的摩擦磨损实验，研究其摩擦磨损特性，为优化机械密封设计提供理论依据。案例一某型发动机轴承摩擦磨损分析。通过对该轴承的摩擦磨损实验，分析其磨损机理和影响因素，提出改进措施。案例二某型齿轮传动系统润滑不良导致的磨损故障。分析润滑不良对齿轮传动系统的影响，探讨合理的润滑方式和润滑剂选择。案例三某型液压系统中摩擦副的磨损问题。分析液压系统中摩擦副的磨损原因和危害，提出相应的解决方案。典型案例分析07总结与展望摩擦基本概念阐述了摩擦的定义、分类及影响因素，包括静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦等。磨损过程及机理详细介绍了磨损的三个阶段（跑合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段）及其产生原因，探讨了粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损等磨损机理。润滑原理及方法讲解了润滑的作用及分类，包括流体润滑、边界润滑和混合润滑等，同时介绍了润滑剂的选择和使用注意事项。本章内容总结回顾VS随着科技的不断进步，摩擦、磨损