机械工程学院机械设计系 机 械 原理及设计 （Ⅱ） 第四章 摩擦、磨损及润滑 2024年11月1日
机械工程学院机械设计系 机 械 原理及设计 （Ⅱ） 第四章 摩擦、磨损及润滑 2024年11月1日
机械工程学院机械设计系 第四章 摩擦、磨损及润滑 §4－1 摩 擦 §4－２ 磨 损 §4－３ 润 滑
机械工程学院机械设计系 第四章 摩擦、磨损及润滑 §4－1 摩 擦 §4－２ 磨 损 §4－３ 润 滑
机械工程学院机械设计系 我们在初中物理中就已经接触并初步了解了摩擦 这个概念，即在正压力作用下，相互接触的物体 表面间有相对运动（或其趋势）时，在接触表面 上就会产生抵抗运动的阻力，这一自然现象被称 为摩擦，阻力叫作摩擦力。有摩擦现象存在，就 会产生磨损。摩擦、磨损既有利也有弊。据统计： 由摩擦而造成的能量损耗占世界工业能量消耗的 1/3；有80%的零件失效是由磨损而引起的。 本章的内容主要是讲述在机器中构成运动副的机 械零件的接触表面上所发生的情况，了解摩擦、 磨损的分类、机理；如何利用摩擦、磨损以及如 何运用润滑的方法来减小摩擦、减轻磨损。（摩 擦学由此而诞生）
机械工程学院机械设计系 我们在初中物理中就已经接触并初步了解了摩擦 这个概念，即在正压力作用下，相互接触的物体 表面间有相对运动（或其趋势）时，在接触表面 上就会产生抵抗运动的阻力，这一自然现象被称 为摩擦，阻力叫作摩擦力。有摩擦现象存在，就 会产生磨损。摩擦、磨损既有利也有弊。据统计： 由摩擦而造成的能量损耗占世界工业能量消耗的 1/3；有80%的零件失效是由磨损而引起的。 本章的内容主要是讲述在机器中构成运动副的机 械零件的接触表面上所发生的情况，了解摩擦、 磨损的分类、机理；如何利用摩擦、磨损以及如 何运用润滑的方法来减小摩擦、减轻磨损。（摩 擦学由此而诞生）
机械工程学院机械设计系 摩擦 不利方面：消耗能量，转化为热能，引起温升 有利方面：可用于传递运动或制动 磨损 不利方面：尺寸变化，精度丧失，甚至报废 有利方面：可用于新机器的跑合成形，使成 为一种加工手段(如研磨,磨削加工) 控制摩擦、磨损不利方面的有效手段 研究相互接触表面之间摩擦，磨损，润滑机 理的一门学科 润滑 摩擦学
机械工程学院机械设计系 摩擦 不利方面：消耗能量，转化为热能，引起温升 有利方面：可用于传递运动或制动 磨损 不利方面：尺寸变化，精度丧失，甚至报废 有利方面：可用于新机器的跑合成形，使成 为一种加工手段(如研磨,磨削加工) 控制摩擦、磨损不利方面的有效手段 研究相互接触表面之间摩擦，磨损，润滑机 理的一门学科 润滑 摩擦学
机械工程学院机械设计系 摩 擦 分 类 静摩擦 动摩擦 滑动摩擦 滚动摩擦（弹性流体动力润滑） 干摩擦 边界摩擦（边界润滑） 混合摩擦（混合润滑） 流体摩擦（流体润滑） §4－1 摩 擦
机械工程学院机械设计系 摩 擦 分 类 静摩擦 动摩擦 滑动摩擦 滚动摩擦（弹性流体动力润滑） 干摩擦 边界摩擦（边界润滑） 混合摩擦（混合润滑） 流体摩擦（流体润滑） §4－1 摩 擦
机械工程学院机械设计系 一．干摩擦（最差状态） 特点： f 很大，磨损严重，应力求避免 机理： 1．机械摩擦啮合理论 Ff = f * Fn 式中 ：Ff —— 摩擦力; f —— 摩擦系数; Fn —— 法向载荷 公式表明： (1) Ff与Fn成正比；(2) 动摩擦系数的大 小与相对滑动速度无关； (3) 摩擦力的大小与名义接 触面积的大小无关。 定义：两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属 接触时的摩擦。 Fn Fn
机械工程学院机械设计系 一．干摩擦（最差状态） 特点： f 很大，磨损严重，应力求避免 机理： 1．机械摩擦啮合理论 Ff = f * Fn 式中 ：Ff —— 摩擦力; f —— 摩擦系数; Fn —— 法向载荷 公式表明： (1) Ff与Fn成正比；(2) 动摩擦系数的大 小与相对滑动速度无关； (3) 摩擦力的大小与名义接 触面积的大小无关。 定义：两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属 接触时的摩擦。 Fn Fn
机械工程学院机械设计系 2．粘附理论 A·简单粘附理论：1945年由鲍登等人提出，认为接触面 积并非公称接触面积A0，而是由一些表面轮廓峰相接触所形成 的接触斑点的微面积的总和（真实接触面积Ar）。由于Ar很小 ，轮廓峰接触区压力很高，产生塑性变形，发生粘附现象，形 成冷焊结点。相对运动时，冷焊结点被割开
机械工程学院机械设计系 2．粘附理论 A·简单粘附理论：1945年由鲍登等人提出，认为接触面 积并非公称接触面积A0，而是由一些表面轮廓峰相接触所形成 的接触斑点的微面积的总和（真实接触面积Ar）。由于Ar很小 ，轮廓峰接触区压力很高，产生塑性变形，发生粘附现象，形 成冷焊结点。相对运动时，冷焊结点被割开
机械工程学院机械设计系 — 较软材料的剪切强度极 限 — 较软材料压缩屈服极限 式中： — 真实接触面积 B sy A r t s B s y n f r B F F A t s = t = 不变 当 增加 增加 由 知 s y n r s y n r F A F A = s s s y B n f F F f s t = = 说明 计算公式
机械工程学院机械设计系 — 较软材料的剪切强度极 限 — 较软材料压缩屈服极限 式中： — 真实接触面积 B sy A r t s B s y n f r B F F A t s = t = 不变 当 增加 增加 由 知 s y n r s y n r F A F A = s s s y B n f F F f s t = = 说明 计算公式
机械工程学院机械设计系 讨论：1·为什么大多数金属表面的f 值相差不大？ 2·为什么真空中两洁净表面的 f 值较大？ 简单的黏附理论认为真实的接触面积Ar决定于软金 属的压缩屈服极限和法向载荷Fn，由于大多数金属 的τB/σSy的比值较接近，所以其摩擦系数相差很小 ，这在常规环境下，因为在界面上覆盖有一层氧化 膜或污染膜，对于静态接触，大体是正确的。但对 于处于真空中的洁净金属发生摩擦时不适用，真空 中的f值比常规环境下的大得多。因此鲍登等人于 1964年又提出了更切合实际的修正黏附理论
机械工程学院机械设计系 讨论：1·为什么大多数金属表面的f 值相差不大？ 2·为什么真空中两洁净表面的 f 值较大？ 简单的黏附理论认为真实的接触面积Ar决定于软金 属的压缩屈服极限和法向载荷Fn，由于大多数金属 的τB/σSy的比值较接近，所以其摩擦系数相差很小 ，这在常规环境下，因为在界面上覆盖有一层氧化 膜或污染膜，对于静态接触，大体是正确的。但对 于处于真空中的洁净金属发生摩擦时不适用，真空 中的f值比常规环境下的大得多。因此鲍登等人于 1964年又提出了更切合实际的修正黏附理论
机械工程学院机械设计系 B·修正粘附理论： A ri+Δ A ri τ=0→τB 在Fn产生的σy和Ff产生的τ的联合作用下，使结点产 生塑性流动，Ar增加，结点增长，摩擦系数f增大
机械工程学院机械设计系 B·修正粘附理论： A ri+Δ A ri τ=0→τB 在Fn产生的σy和Ff产生的τ的联合作用下，使结点产 生塑性流动，Ar增加，结点增长，摩擦系数f增大