机械工程中的润滑与摩擦学
机械设计第四章：摩擦、磨损与润滑概述
化学吸附膜（化学键）
度影响较大
反应膜:比较稳定
§4-1 摩擦
三、流体摩擦
流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（λ>3～4） 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦系数最小（f=0.001-0.008），无磨损产生，是理想的 摩擦状态。
四、混合摩擦
混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状 态（=1～3） 。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时 要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为 不完全液体摩擦。
汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动
目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车
或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的 能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动 机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合，以便相互 配合机件的磨擦表面进行吻合加工，从而顺利过渡
到正常使用状态。汽车磨合的优劣，会对汽车寿命、
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速 用于高速
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑办法
三、润滑方法
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润 滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
思考题：
4—1 4—5 4—10 4—11
§4-1 摩擦
滑动摩擦分为：
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
一、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通 常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。
§4-1 摩擦
二、边界摩擦
《机械设计》第三节-摩擦-磨损-润滑
t
度不会继续改变，所占时
间比率较小
O
时间t
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,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↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效
二、磨损的类型
弹性变形
流体摩擦（润滑）
塑性变形
边界膜
边界摩擦（润滑）—最低要求
边界膜 液体
液
混合摩擦（润滑）
边界膜
液体
一、干摩擦
摩擦理论： 库仑公式 Ff f () Fn
新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论
简单粘着理论：
Ff
Ar B
Fn
sy
B
a
n
Ar Ari i 1
f () Ff B Fn sy
（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度
3、影响润滑油粘度的主要因素
（1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低
粘度指数VI ，35，85，110
（2）压力
p 0 ep
P>10MP时，随P↑→ηP↑
4、配油计算
K v vB vA vB
配油比
1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分
为哪几种？ 2、获得流体动力润滑的基本条件是什么？
3、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几 种类型？
4、什么是流体的粘性定律？
5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是 什么？如何影响？
6、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？
润滑油压分布
v1
v2
摩擦学与润滑研究
摩擦学与润滑研究摩擦学和润滑研究是物理学和工程技术学科中的两个核心领域。
在机械工程、材料科学、面包车等工程学科中，摩擦和润滑是关键性问题。
本文将从以下几个方面介绍摩擦学和润滑研究的现状，问题和发展方向。
一、摩擦学的定义和研究领域摩擦学是研究固体表面之间相互作用及其一物体相对于另一物体沿接触面运动时所发生的摩擦现象的科学。
自然界中的摩擦，使得许多生物和机械系统能够正常运行。
但在许多情况下，摩擦是一件不希望的事情，它导致不必要的热量和能量损失，使机械设备的运行效率降低，甚至还会导致设备的故障和损坏。
基于解决这些问题，摩擦学的研究主要关注以下几个领域：1. 摩擦学基本原理和理论摩擦学理论是摩擦学的基础，它涉及摩擦现象的机制、影响因素、计算模型等问题。
目前，摩擦学理论主要包括经典摩擦学、摩擦表面物理学、统计摩擦学、纳米摩擦学、分子动力学摩擦学等研究分支。
这些理论为机械设备的设计、制造和维修提供了理论基础。
2. 摩擦学实验技术摩擦学实验技术是确定摩擦学性质的关键，它包括表征摩擦学性能的试验方法、测试设备、测试标准等。
目前，快速发展的纳米技术为摩擦实验提供了新的实验手段，例如原子力显微镜、扫描隧道显微镜等。
3. 摩擦学应用摩擦学的应用非常广泛，主要包括摩擦学材料、润滑油液、轴承技术、微机电系统、电子设备热管理等。
摩擦学在制造业、航空航天、交通运输、军事等领域都有重要的应用。
二、润滑研究的定义和研究领域润滑是减少摩擦及其相关损害的一种方法，它通过在两个物体的接触界面处插入一个润滑介质（例如油、脂、液态金属等）来降低摩擦系数并减少磨损。
润滑学是研究液体、气体和固体之间的摩擦和润滑现象的学科。
润滑学研究的内容包括：1. 液态和固态润滑介质液态润滑介质是液体，通常包含油和脂。
液体作润滑剂时具有较好的黏滞性和流动性。
固态润滑介质主要是基于润滑层的存在而减小摩擦力，例如润滑薄膜的形成和固体润滑剂的使用。
2. 润滑机理润滑机理包括分子间吸附、润滑膜形成、固体润滑剂作用等。
摩擦学在机械制造中的应用及前景分析
摩擦学在机械制造中的应用及前景分析摩擦学是一门研究物体之间接触、滑动和相互作用的学科，是机械工程中的重要分支。
随着科技的不断进步和人们对机械性能要求的提高，摩擦学在机械制造中的应用也越来越广泛。
本文旨在探讨摩擦学在机械制造中的应用及其前景分析。
一、摩擦学的应用1.润滑技术润滑技术是摩擦学的重要应用之一，它可以减少摩擦和磨损，提高机械设备的使用寿命。
润滑技术主要包括干摩擦和液体润滑两种，常见的液体润滑有油润滑和脂润滑。
2.摩擦材料的性能优化摩擦材料的性能优化是利用摩擦学原理，通过改变材料表面的形貌、结构和化学成分等方式来提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等。
例如，喷涂合金、电镀、氮化等技术可以显著提高材料的硬度和耐磨性，从而在机械制造中得到广泛应用。
3.摩擦学在汽车工业中的应用汽车工业是摩擦学应用最为广泛的领域之一，摩擦学在汽车制造中扮演着非常重要的角色。
例如，轮胎的摩擦系数直接影响汽车的行驶性能和安全性能，因此必须进行全面的摩擦学设计。
同时，汽车制造中还广泛使用了各种润滑和摩擦材料，例如发动机油、冷却液、制动片等。
4.热传导技术热传导技术是一种利用摩擦原理，通过改变热传导性能来提高机械设备的耐高温性能。
例如，在铁路和飞机制造中，常采用复合摩擦材料来提高零件的热传导能力，从而减少机件的热膨胀和变形，提高机器的寿命和安全性。
二、摩擦学的前景分析随着现代科学技术的不断发展，摩擦学在机械制造中的应用也越来越广泛，未来的前景十分看好。
以下是本文对摩擦学未来应用前景的分析：1.材料摩擦性能的提高随着纳米技术的不断发展，将有助于提高材料的摩擦性能，在机械制造中有着广泛的应用价值。
特别是在高科技领域，例如航空、航天等方面，摩擦学的应用将更加广泛和重要。
2.润滑技术的发展润滑技术的发展也将有助于提高机械设备的使用寿命和效率。
例如，纳米技术为液体润滑提供了更广泛的应用前景，例如利用纳米复合液体润滑剂，可以大大减少摩擦系数和磨损，从而提高机械设备的使用寿命。
摩擦与润滑基础知识
摩擦与润滑基础知识目录一、摩擦学概述 (3)1. 摩擦定义及分类 (4)2. 摩擦现象产生原因 (5)3. 摩擦学研究内容 (6)二、润滑基础 (7)1. 润滑概念及作用 (8)2. 润滑剂的种类与选择 (9)3. 润滑剂的性能指标 (11)三、摩擦与润滑原理 (13)1. 摩擦原理 (14)（1）干摩擦与湿摩擦 (15)（2）静摩擦与动摩擦 (16)（3）摩擦系数 (17)2. 润滑原理 (17)（1）液体润滑理论 (18)（2）边界润滑理论 (19)（3）混合润滑理论 (20)四、摩擦与润滑影响因素 (21)1. 材料性质影响 (22)2. 载荷影响 (23)3. 速度影响 (24)4. 温度影响 (24)5. 环境影响 (25)五、摩擦与润滑在机械设备中的应用 (26)1. 机械设备中的摩擦现象分析 (28)2. 润滑系统在机械设备中的作用 (29)3. 典型机械设备的润滑设计实例 (30)六、摩擦与润滑的试验方法及设备 (31)1. 摩擦试验方法及设备 (32)2. 润滑试验方法及设备 (33)3. 实验结果分析与评价 (34)七、摩擦与润滑的故障诊断及维护保养 (35)1. 摩擦故障类型及诊断方法 (36)2. 润滑系统故障分析及处理 (38)3. 设备维护保养策略与建议 (39)八、摩擦与润滑的未来发展趋势 (41)1. 新材料在摩擦与润滑领域的应用 (42)2. 智能润滑技术的发展趋势 (43)3. 绿色环保理念在摩擦与润滑领域的应用前景 (44)一、摩擦学概述摩擦学是研究摩擦现象及其产生机理、摩擦过程中的物理和化学变化、摩擦性能和润滑技术的一门科学。
它是机械工程、材料科学、物理学和化学等多个学科的交叉领域。
在现代工程实践中，摩擦学对于提高机械效率和可靠性、节约能源、减少磨损和延长设备寿命等方面具有至关重要的作用。
摩擦是一种普遍存在的物理现象，任何相互接触的物体在相对运动时都会产生摩擦。
第三章 摩擦、磨损和润滑
适当的润滑是减小摩擦、减轻磨损和降低能量消耗的有效手 段。
第一节 摩 擦
摩擦的种类 1）内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦。 2）外摩擦：当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑
在液体摩擦状态下，其摩擦性能取决于流体内部分子之间的 粘滞阻力，故摩擦因数极小(约为0.001～0.008)，是一种理想的 摩擦状态。摩擦规律也已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
四、混合摩擦
当两摩擦表面不能被具有压力的液体层完全分隔开，摩擦表 面间处于既有边界摩擦又有液体摩擦的混合状态称为混合摩擦。
边界膜有两大类：吸附膜和化学反应膜。吸附膜又分为物理 吸附膜与化学吸附膜。
物理吸附膜是由分子引力所 形成的。吸附膜吸附在金属表面 的模型如图2.3.4所示。
化学吸附膜是润滑油分子 以其化学键力作用在金属表面 形成保护膜，它的剪切强度与 抗粘着能力较低，但熔点较高 (约120°C)。所以，能在中等 速度及中等载荷下起润滑作用。
机械零件的磨损过程分为：磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损 阶段。
按照磨损失效的机理，磨损主要有四种基本类型，即磨粒磨损、 粘着磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损。
（1）磨粒磨损 外界进入摩擦表面间的硬质颗粒或摩擦表面上 的硬质凸峰，在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象。特征是摩擦表 面沿着滑动方向形成划痕，在一些脆性材料上还会有崩碎和颗粒。
中心值列于表2.3.1。
此外，常用的还有比较法测定粘度，称为条件粘度(或相对粘 度)。我国常用的条件粘度为恩氏粘度，即在规定温度下200cm3的 油样流过恩氏粘度计的小孔(直径2.8 mm)所需时间(s)与同体积的 蒸馏水在20°C下流过相同小孔时间的比值即为该油样的恩氏粘度， 以符号°Et表示，其角标t表示测定时的温度。美国常用赛氏通用 秒(SUS)，英国常用雷氏秒(R)作为条件湿或吸附于金属摩擦表面 形成边界膜的性能称为油性。吸附能力强，则愈有利于边界油膜的 形成，油性愈好。
摩擦学中的磨损和润滑研究
摩擦学中的磨损和润滑研究一、引言摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑等问题的一门重要学科，其涉及到材料学、力学、化学、电子学等多个学科领域。
磨损和润滑是摩擦学研究的关键问题，其研究对于提高机械设备的使用寿命、降低能源消耗、提高生产效率等方面具有重要意义。
本文将重点阐述摩擦学中磨损和润滑的研究现状及未来发展方向。
二、磨损与磨损机理磨损是指摩擦双体之间的材料表面损伤和材料的松散、脱落等现象，它会对机械设备的寿命和性能产生严重影响。
磨损机理包括磨粒磨损、微动磨损、疲劳磨损等。
其中磨粒磨损主要是由于磨粒在摩擦过程中撞击表面而造成的局部磨损。
微动磨损是由微观结构上的相对位移和相互接触引起的。
疲劳磨损是由于表面应力加载和循环变化引起的。
三、润滑与润滑机理润滑是指在两个表面之间形成液体或膜层，降低摩擦系数和磨损的现象。
润滑机理主要分为液体润滑、固体润滑和气体润滑。
液体润滑是指在两个表面之间形成液体膜层，减少表面间的接触和摩擦；固体润滑是指添加固体润滑剂，形成在表面上的保护膜层，减少表面间的接触及摩擦；气体润滑是指利用高压气体形成气体薄层，以减少表面间接触，减轻摩擦力和磨损。
四、研究现状1. 磨损研究在磨损方面，目前的研究主要集中在材料的选择和改性上，包括表面改性、材料合成和涂层技术。
表面改性的方法包括化学改性、物理改性和机械改性等。
化学改性主要是通过表面处理等方法，改变材料表面化学性质以提高耐磨性和耐腐蚀性能。
物理改性是利用离子注入、电子束强化等方法改变材料的物理性能；机械改性主要是通过表面处理、高温等方式增强材料的硬度和韧性。
2. 润滑研究在润滑方面，目前的研究主要集中在润滑剂的开发和润滑机理的研究上。
润滑剂的研究主要包括传统的润滑油和润滑脂的改进，以及新型的润滑剂的研究和应用。
润滑机理的研究主要是将摩擦、粘度、黏度、液态密度等多个参数综合考虑，构建一个更为科学合理的润滑理论体系。
五、未来发展方向未来的磨损和润滑研究将更加注重材料的基础性能和提高材料防磨损和润滑性能。
项目七 机械的摩擦与润滑
5.润滑油的使用注意事项
五定
定点 定质 定期 定量 定人
入库过滤
油液经运输入库时过滤
三过滤
发放过滤
注入容器时过滤
进油过滤
小结
摩擦
产生 措 施
磨损
润滑
润 滑 的 作 用 润 滑 剂 的 选 择 润 滑 的 方 式 润 滑 油 的 使 用
任务三 密 封 问题的提出（学习目的）
密封关系到设备的可靠性和人身安全
磨损类型：
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
疲劳磨损—也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在 交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的 材料疲劳所引起的机械磨损。点蚀过程： 产生初始疲劳裂纹→扩展→ 微粒脱落，形成点蚀坑。
磨损的机理： 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型：
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
冲蚀磨损—流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬
磨损的分类： 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
两种不同的称谓
按磨损机理分
磨损
类型
按磨损表面 外观可分为
磨损的机理： 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型：
冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损 磨粒磨损—也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗 粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮 廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料， 一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱 落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨 粒磨损。
薄油膜受 温度影响 较大
理想状态 时的摩擦 无磨损
能有效 降低摩 擦阻力， 应用广 泛源自不完全摩擦4、磨损
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机械工程中的润滑与摩擦学
机械工程是一门研究机械设备设计、制造、运行和维护的学科。
在机械工程中，润滑与摩擦学是一个重要的研究领域。
润滑和摩擦是机械系统中常见的现象，对机械设备的性能和寿命有着重要的影响。
润滑是指在两个物体表面之间添加润滑剂，减少摩擦和磨损的过程。
润滑剂可
以是液体、固体或气体，常见的润滑剂有润滑油、润滑脂和固体润滑剂等。
润滑剂的主要作用是降低摩擦系数，减少能量损失和热量产生，从而降低机械设备的磨损和能耗。
在机械系统中，润滑的重要性不可忽视。
通过正确选择润滑剂和合理设计润滑
系统，可以有效地减少机械设备的磨损和故障率，延长机械设备的使用寿命。
同时，润滑还可以提高机械系统的效率和性能，减少能源消耗。
摩擦是两个物体表面之间相互接触时产生的阻力。
摩擦力的大小与物体表面的
粗糙度、接触压力和润滑状态有关。
在机械系统中，摩擦力会导致能量损失和热量产生，增加机械设备的磨损和能耗。
因此，在机械工程中，减小摩擦力是一个重要的研究方向。
为了减小摩擦力，提高机械设备的效率和寿命，研究人员开展了大量的研究工作。
他们通过改善材料表面的光洁度、使用润滑剂和采用新的润滑技术等手段来降低摩擦力。
例如，利用纳米技术可以改善材料表面的光洁度，减小摩擦系数。
同时，研究人员还开发了一些新的润滑技术，如固体润滑、离子液体润滑和磁流体润滑等，以提高润滑效果和降低摩擦力。
除了润滑和摩擦学，机械工程中还涉及许多其他的研究领域，如材料科学、热
力学、力学和控制工程等。
这些研究领域相互关联，共同为机械工程的发展和进步做出贡献。
总之，润滑与摩擦学是机械工程中一个重要的研究领域。
通过研究润滑和摩擦的规律，可以有效地减少机械设备的磨损和能耗，提高机械系统的效率和性能。
在未来，随着科学技术的不断进步，润滑与摩擦学将会得到更深入的研究和应用，为机械工程的发展带来新的突破和进步。