第2章機(jī)械零部件設(shè)計中的強(qiáng)度與耐磨性2.1概述2.1概述載荷系數(shù)K----考慮各種附加載荷因素的影響。名義載荷-----在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。2.2機(jī)械設(shè)計中的強(qiáng)度問題計算載荷-----載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。然而在機(jī)器運轉(zhuǎn)時，零件還會受到各種附加載荷，工作載荷難以確定，通常用引入2.2.1載荷與力1.載荷-------力和力矩靜載荷變載荷大小、作用位置和方向不隨時間變化或隨時間緩慢變化的載荷大小、作用位置和方向隨時間變化的載荷工作載荷-----機(jī)器正常工作時所受的實際載荷。工作情況系數(shù)KA----只考慮工作情況的影響。FC=KF或TC=KT式中，F(xiàn)、

T為名義載荷，F(xiàn)C

、

TC為計算載荷（N·m）原動機(jī)的額定功率為P（KW）額定轉(zhuǎn)速為n(r/min)

作用在傳動零件上的

名義轉(zhuǎn)矩T

為式中，i---從原動機(jī)到所計算零件之間的總傳動比η---從原動機(jī)到所計算零件之間傳動鏈的總效率2.應(yīng)力靜應(yīng)力變應(yīng)力不隨時間變化或隨時間緩慢變化的應(yīng)力隨時間變化的應(yīng)力靜應(yīng)力:σ=常數(shù)變應(yīng)力:σ隨時間變化平均應(yīng)力:應(yīng)力幅:最大應(yīng)力:最小應(yīng)力:σmaxσminotσσ=常數(shù)σmax脈動循環(huán)變應(yīng)力r=0σmTσmaxσminσaσaσm非對稱循環(huán)循環(huán)變應(yīng)力otσσmaxσminσaσa對稱循環(huán)變應(yīng)力otσotσσaσaσmin靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例靜應(yīng)力r=-1r=+1靜應(yīng)力:σ=常數(shù)σa=0,σmax=σmin=σm=σr=+1對稱循環(huán)變應(yīng)力:σm=0,σmax=σa

,

σmin=-σar=-1otσσ=常數(shù)靜應(yīng)力r=+1σmaxσminσaσa對稱循環(huán)變應(yīng)力otσr=-1脈動循環(huán)變應(yīng)力:σm=σa,σmax=2σa

,

σmin=0r=0變應(yīng)力的循環(huán)特性:----脈動循環(huán)變應(yīng)力----對稱循環(huán)變應(yīng)力-1=0+1----靜應(yīng)力σmax脈動循環(huán)變應(yīng)力r=0σmotσσaσaσmin2.2.2靜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度一、靜應(yīng)力下的強(qiáng)度條件[σ]、[τ]----許用正應(yīng)力，許用剪切應(yīng)力σlim、τ

lim-----極限正應(yīng)力，極限剪切應(yīng)力⑴危險截面處的計算應(yīng)力不超過許用應(yīng)力⑵危險截面處的計算安全系數(shù)不超過許用安全系數(shù)σlim、τ

lim-----極限正應(yīng)力，極限剪切應(yīng)力二、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力狀態(tài)下，零件的失效形式：斷裂或塑性變形材料種類不同，所取極限應(yīng)力也不同。塑性材料單向應(yīng)力狀態(tài)下：，復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下：按第三或第四強(qiáng)度理論計算當(dāng)量應(yīng)力。脆性材料單向應(yīng)力狀態(tài)下：，復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下：按第一強(qiáng)度理論計算當(dāng)量應(yīng)力。2.3機(jī)機(jī)械零零件的疲疲勞強(qiáng)度度2.3.1疲疲勞勞斷裂特特征靜應(yīng)力狀狀態(tài)下，，零件的的失效形形式：斷斷裂或塑塑性變形形變應(yīng)力狀狀態(tài)下，，零件的的失效形形式：疲疲勞斷裂裂1、疲勞勞斷裂的的過程第一階段段、零件表面面上應(yīng)力力較大處處的材料料發(fā)生剪剪切滑移移，產(chǎn)生生初始裂裂紋形成疲勞勞源（1個或數(shù)數(shù)個）第二階段段、裂紋端部部在切應(yīng)應(yīng)力下發(fā)發(fā)生反復(fù)復(fù)塑性變變形，裂裂紋擴(kuò)展展直至發(fā)生生疲勞斷斷裂2、疲勞勞斷裂具具有以下下特征：：1)疲疲勞斷裂裂的最大大應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比靜應(yīng)應(yīng)力下材材料的強(qiáng)強(qiáng)度極限限低，甚至至比屈服服極限低低;2)疲疲勞斷口口均表現(xiàn)現(xiàn)為無明明顯塑性性變形的的脆性突突然斷裂裂;3)疲疲勞斷裂裂是微觀觀損傷積積累到一一定程度度的結(jié)果果。它的初期期現(xiàn)象是是在零件件表面或或表層形形成微裂裂紋，這這種微裂裂紋隨著著應(yīng)力循循環(huán)次數(shù)數(shù)的增加加而逐漸漸擴(kuò)展，，直至余余下的未未斷裂的的截面積積不足以以承受外外載荷時時，就突突然斷裂裂。疲勞勞斷裂不不同于一一般靜力力斷裂，，它是損損傷到一一定程度度后，即即裂紋擴(kuò)擴(kuò)展到一一定程度度后，才才發(fā)生的的突然斷斷裂。所所以疲勞勞斷裂是是與應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)(即即使用期期限或壽壽命)有有關(guān)的斷斷裂。不管脆性性材料或或塑性材材料，3、疲勞勞斷裂截截面由光滑的疲疲勞發(fā)展展區(qū)和粗糙的脆脆性斷裂裂區(qū)組成§2.3.2疲疲勞勞極限一、兩個個概念1）材料的疲勞極限：對任意給定的應(yīng)力循環(huán)特性，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)N次后，材料不發(fā)生疲勞破壞、時所能承受的最大應(yīng)力。（變應(yīng)力的大小可按其最大應(yīng)力進(jìn)行比較）2）疲勞勞壽命N：材材料疲勞勞失效前前所經(jīng)歷歷的應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)。

不同或

N不同時，疲勞極限則不同。在疲勞強(qiáng)度計算中，取＝。r二、疲勞勞曲線（（-N曲線）

是在循環(huán)特性

一定時，表示循環(huán)次數(shù)N（lgN）與疲勞極限

(lg)之間關(guān)系的曲線。1.第一類金屬材料料的疲勞勞曲線（（如圖所所示：））s－N疲勞曲線有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)s－N疲勞曲線有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)大多數(shù)黑黑色金屬屬及其合合金，當(dāng)當(dāng)N≥N0時，疲勞勞曲線呈呈現(xiàn)為水平直線線。

可以看出：隨N的增大而減小。但是當(dāng)N

超過某一循環(huán)次數(shù)N0

時，曲線趨于水平。即不再隨N的增大而減小。典型的疲疲勞曲線線如圖所所示：s－N疲勞曲線有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)典型的疲疲勞曲線線如圖所所示：N0---應(yīng)應(yīng)力循循環(huán)基數(shù)數(shù)。以N0為界，曲曲線分為為兩個區(qū)區(qū)：1）無限壽命命區(qū)：當(dāng)N≥N0時，曲線線為水平平直線，，對應(yīng)的的疲勞極極限是一一個定值值，用表表示。它它是表征征材料疲疲勞強(qiáng)度度的重要要指標(biāo)，，是疲勞勞設(shè)計的的基本依依據(jù)。s－N疲勞曲線有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)可以認(rèn)為：當(dāng)材料受到的應(yīng)力不超過時，則可以經(jīng)受無限次的應(yīng)力循環(huán)而不疲勞破壞。－－壽命是無限的。疲勞極限限與曲線的的兩個區(qū)區(qū)相對應(yīng)應(yīng)，疲勞勞設(shè)計分分為：2）有限壽命設(shè)計：N＜N0時的設(shè)計。取＝。設(shè)計中常常用的是是疲勞曲曲線上的的AB段，其方方程為：：（常數(shù)））－－－－－稱為疲疲勞曲線線方程2）有限壽命命區(qū)：非水平段段（N＜N0）的疲勞勞極限稱稱為條件疲勞勞極限，用用表表示。。當(dāng)材料料受到的的工作應(yīng)應(yīng)力超過過時時，在在疲勞破破壞之前前，只能能經(jīng)受有有限次的的應(yīng)力循循環(huán)。－－－壽命是有有限的。1）無限壽命設(shè)計：N≥N0時的設(shè)計。取＝。s－N疲勞曲線有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)顯然，B點的坐坐標(biāo)滿足足AB的的方程，，即，代入上上式得：：式中：C——試驗驗常數(shù)；m—特性系數(shù)數(shù)，與材料性性能和應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)有關(guān)。—對應(yīng)于的疲勞極限，材料的疲勞極限。N0---應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，隨材料不同而不同。通常HBS≤350的鋼，N0≈1×107HBS﹥350的鋼，N0≈25×107則——壽命命系數(shù)；；N≥N0時，kN=1注：1）計算時，如N≥，則取N＝。2）工程中常用的是對稱循環(huán)應(yīng)力（

=-1）下的疲勞極限，計算時，只須把和換成和即可。3）對于受切應(yīng)力的情況，則只需將各式中的換成即可。4）當(dāng)N＜（～）時，因N較小，可按靜強(qiáng)度計算。2.第二類金屬材料料的疲勞勞曲線（（如圖所所示：））有色金屬屬及高硬硬度合金金鋼，無無論N多大，疲疲勞曲線線也不存在水平直線線。公式與前前面有限限壽命段段相同2.3.3疲疲勞極極限應(yīng)力力圖極限應(yīng)力圖是在疲勞壽命N

一定時，表示疲勞極限與之間關(guān)系的線圖。疲勞壽命為（無限壽命）時的極限應(yīng)力圖如右圖所示。無限壽命極限應(yīng)力線材料相同，r不同時，也不同，可用疲勞極限應(yīng)力圖表示。疲勞極限限應(yīng)力圖圖也稱為等壽命疲疲勞曲線線，為二次曲曲線。極限應(yīng)力力線上的的點稱為為極限應(yīng)應(yīng)力點。。三個特特殊點A、B、C分別為對稱循環(huán)環(huán)、脈動動循環(huán)、、以及靜靜應(yīng)力下下的極限限應(yīng)力點點。極限應(yīng)力線上的每個點，都表示了某個r下的極限應(yīng)力。

疲勞強(qiáng)度線屈服強(qiáng)度線)(armsrsss=+-1≤r≤+1且r≠0（非非對稱循循環(huán)變應(yīng)應(yīng)力）可可根據(jù)簡簡化疲勞勞極限應(yīng)應(yīng)力圖直直接求得得疲勞失效區(qū)塑性失效區(qū))(armsrsss=+AE段，，任一點點的極限限應(yīng)力為為：ES段，，任一點點的極限限應(yīng)力為為：---循環(huán)特性r時的疲勞極限---循環(huán)特性r時的極限平均應(yīng)力---循環(huán)特性r時的極限應(yīng)力幅2.3.4影影響零零件疲勞勞強(qiáng)度的的主要因因素前邊提到到的各疲疲勞極限限，實實際上是是材料的力學(xué)性性能指標(biāo)標(biāo)，是用用試件通過試驗驗測出的的。而實際際中的的各機(jī)機(jī)械零零件與與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試件件，在在形體體、面面質(zhì)量量以及及絕對尺寸寸等方方面往往往是是有差差異的的。因因此實實際機(jī)機(jī)械零零件的的疲勞勞強(qiáng)度度與用用試件測測出的的疲勞勞強(qiáng)度度必然然有所所不同同。影響零零件疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的的主要要因素素有以以下三三個：：一、應(yīng)應(yīng)力集集中的的影響響應(yīng)力集集中——在在零件件剖面面的幾幾何形形狀突突然變變化之之處，，局部部應(yīng)力力遠(yuǎn)大大于名名義應(yīng)應(yīng)力，，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱稱為應(yīng)應(yīng)力集集中。。機(jī)械零零件上上的應(yīng)力集集中會加快快疲勞勞裂紋紋的形形成和和擴(kuò)展展。從從而導(dǎo)導(dǎo)致零件件的疲勞強(qiáng)強(qiáng)度下下降。用應(yīng)力集中系數(shù)、（也稱疲勞缺口系數(shù)）計入應(yīng)力集中的影響。理論應(yīng)力集中系數(shù)無法直接判斷零件疲勞強(qiáng)度降低的程度。同時，零件材料對應(yīng)力集中的敏感程度不同。有效應(yīng)力集中系數(shù)表示零件疲勞強(qiáng)度降低的程度。式中：：—無無應(yīng)力力集中中試樣樣的疲疲勞極極限—受受到對對稱循循環(huán)變變應(yīng)力力的作作用—有有應(yīng)力力集中中試樣樣的疲疲勞極極限-1注：當(dāng)當(dāng)同一一剖面面上同同時有有幾個個應(yīng)力力集中中源時時，應(yīng)應(yīng)采用用其中中最大的的應(yīng)力集集中系系數(shù)進(jìn)進(jìn)行計計算。。二、絕絕對尺尺寸的的影響響零件的的尺寸寸越大大，在在各種種冷、、熱加加工中中出現(xiàn)現(xiàn)缺陷陷，產(chǎn)產(chǎn)生微微觀裂裂紋等等疲勞勞源的的可能能性（（機(jī)會會）增增大。。從而而使零零件的的疲勞勞強(qiáng)度度降低低。用絕對尺寸系數(shù)、，計入截面絕對尺寸對零件疲勞極限的影響。式中：：—直直徑為為d的試樣樣的疲疲勞極極限—受受到對對稱循循環(huán)變變應(yīng)力力的作作用—直直徑為為d0的試樣樣的疲疲勞極極限d0=6～～10mm-1三、表表面狀狀態(tài)的的影響響表面狀狀態(tài)：：是指指表面面粗糙糙度及及其表表面處處理。。其他條條件相相同時時，表面越越光滑滑（粗粗糙度度值越越小）），疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度越越高。。表面強(qiáng)強(qiáng)化（（滲碳碳、表表面淬淬火、、表面面滾壓壓、噴噴丸等等）可可顯著著提高高零件件的疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。。用表面狀態(tài)系數(shù)

計入表面狀態(tài)的影響。式中：：—某某種表表面狀狀態(tài)下下試樣樣的疲疲勞極極限—受受到對對稱循循環(huán)變變應(yīng)力力的作作用—精精拋光光（未未強(qiáng)化化處理理）的的試樣樣的疲疲勞極極限-1綜合影影響系系數(shù)在計算算中，，上述述三個個系數(shù)數(shù)都只只計在在應(yīng)力力幅上上，故故可將將三個個系數(shù)數(shù)組成一一個綜合影影響系系數(shù)：或試驗證明：應(yīng)力集中、尺寸和表面狀態(tài)都只對應(yīng)力幅有影響，而對平均應(yīng)力沒有明顯的影響。（即對靜應(yīng)力沒有影響）計算時時，只只要用用綜合影影響系系數(shù)對零件件的工作應(yīng)應(yīng)力幅幅修正即即可。。其余公公式見見課本本P252.3.5穩(wěn)穩(wěn)定定變應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)下下零件件疲勞勞強(qiáng)度度的計算穩(wěn)定變變應(yīng)力力和非非穩(wěn)定定變應(yīng)應(yīng)力1.穩(wěn)穩(wěn)定變變應(yīng)力力----循循環(huán)中中平均均應(yīng)力力、應(yīng)應(yīng)力幅幅和周周期都都不隨隨時間間變化的的變應(yīng)應(yīng)力。。2.非非穩(wěn)定定變應(yīng)應(yīng)力----上上述參參數(shù)之之一若若隨時時間變變化則則稱作作非穩(wěn)穩(wěn)定變變應(yīng)力力。T穩(wěn)定變變應(yīng)力力規(guī)律性性不穩(wěn)穩(wěn)定變變應(yīng)力力隨機(jī)性性不穩(wěn)穩(wěn)定變變應(yīng)力力1.許許用用應(yīng)力力法2.3.5穩(wěn)穩(wěn)定定變應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)下下零件件疲勞勞強(qiáng)度度的計算式中：—零件在危險點處的最大工作應(yīng)力—零件受到對稱循環(huán)變應(yīng)力的作用—零件在對稱循環(huán)下的許用應(yīng)力-1—安全系數(shù)零件受受對稱循循環(huán)變變應(yīng)力力作用：零件受受非對稱稱循環(huán)環(huán)變應(yīng)應(yīng)力作用：—零件所受的最大工作應(yīng)力幅—零件的許用應(yīng)力幅要用降降低了了的許許用應(yīng)應(yīng)力值值1.許許用用應(yīng)力力法2.3.5穩(wěn)穩(wěn)定定變應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)下下零件件疲勞勞強(qiáng)度度的計算2.安安全全系數(shù)數(shù)法零件危危險點點處的的最大工工作應(yīng)應(yīng)力應(yīng)小于或等等于零件的的許用應(yīng)應(yīng)力零件危危險截截面處處的安全系系數(shù)應(yīng)大于或等等于零件的的許用安安全系系數(shù)—零件危險截面處的安全系數(shù)—零件的許用安全系數(shù)安全系系數(shù)表表示的的強(qiáng)度度約束束條件件見課課本P262.3.6復(fù)復(fù)合合應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)下安安全系系數(shù)的的強(qiáng)度度約束束條件件零件在在對稱循循環(huán)彎彎扭復(fù)復(fù)合應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)下下：零件在在非對稱稱循環(huán)環(huán)彎扭扭復(fù)合合應(yīng)力力狀態(tài)下下：的計算公式不同，見課本P262.4機(jī)械零零件的的表面面接觸觸強(qiáng)度度若兩個個零件件在受受載前前是點點接觸觸或線線接觸觸。受受載后后由于于變形形，其其接觸觸處為為一小小面積積，通通常此此面積積甚小小而表表層產(chǎn)產(chǎn)生的的局部部應(yīng)力力卻很很大，，這種種應(yīng)力力稱為為接觸觸應(yīng)力力。這這時零零件強(qiáng)強(qiáng)度稱稱為接接觸強(qiáng)強(qiáng)度。如:齒齒輪、、凸輪輪、滾滾動軸軸承等等。失效形形式常常表現(xiàn)現(xiàn)為：：疲勞點點蝕后果：：減少了了接觸觸面積積、損損壞了了零件件的光光滑表表面、、降低低了承承載能能力、、引起起振動動和噪噪音。。屬于變變應(yīng)力力作用用下的的接觸觸疲勞勞破壞壞初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋機(jī)械零零件的的接觸觸應(yīng)力力通常常是隨隨時間間作周周期性性變化化的，，在載載荷重重復(fù)作作用下下，首首先在在表層層內(nèi)約約15～20μm處產(chǎn)產(chǎn)生初初始疲疲勞裂裂紋，，然后后裂紋紋逐漸漸擴(kuò)展展(潤潤滑油油被擠擠進(jìn)裂裂紋中中將產(chǎn)產(chǎn)生高高壓，，使裂裂紋加加快擴(kuò)擴(kuò)展，，終于于使表表層金金屬呈呈小片片狀剝剝落下下來，，而在在零件件表面面形成成一些些小坑坑，，這種種現(xiàn)象象稱為為渡勞勞點蝕蝕。發(fā)發(fā)生疲疲勞點點蝕后后，減減小了了接觸觸面積積，損損壞了了零件件的光光滑表表面，，因而而也降降低了了承載載能力力。。裂紋的擴(kuò)展與斷裂油金屬剝落出現(xiàn)小坑由彈性性力學(xué)學(xué)可知知，應(yīng)應(yīng)力為為：“+””用于于外接接觸，，“-””用于于內(nèi)接接觸。。σHσHρ2bρ1ρ1Fnbρ2σHσHFn（MPa））b-------接觸長度;Fn

-------作用在圓柱體上的載荷;E1,E2—兩圓柱體材料的彈性模量μ1,μ2—兩圓柱體的泊松比σH-------最大大接觸觸應(yīng)力力接觸疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的的判定定條件件為：：—材料的許用接觸應(yīng)力—材料的接觸疲勞極限—接觸疲勞安全系數(shù)2.5機(jī)機(jī)械械設(shè)計中中的摩擦擦、磨損損與潤滑滑2.5.1摩摩擦2.5.2磨磨損2.5.3潤潤滑滑2.5.4流流體動力力潤滑的的基本原原理引言言引言言摩擦現(xiàn)象象是自然然界中普普遍存在在的物理理現(xiàn)象。。對于機(jī)機(jī)器來講講，摩擦?xí)剐式档偷停瑴囟榷壬撸砻婺ツp。過過大的磨磨損會使使機(jī)器喪喪失應(yīng)有的精精度，進(jìn)進(jìn)而產(chǎn)生生振動和和噪音，，縮短使使用壽命命。世界界上上使使用用的的能能源源大大約約有有1/3~1/2消消耗耗于于摩摩擦擦。。如如果果能能夠夠盡盡力力減少少無無用用的的摩摩擦擦消消耗耗，，便便可可大大量量節(jié)節(jié)省省能能源源。。機(jī)械械產(chǎn)產(chǎn)品品的的易易損損零零件件大大部部分分是是由由于于磨磨損損超超過過限限度度而而報報廢廢。。潤滑滑是是減減小小摩摩擦擦、、減減小小磨磨損損、、提提高高機(jī)機(jī)械械效效率率的的最最常常用用最最有有效效方方法法。。關(guān)于于摩摩擦擦、、磨磨損損與與潤潤滑滑的的學(xué)學(xué)科科構(gòu)構(gòu)成成了了摩摩擦擦學(xué)學(xué)。。本章章主主要要介介紹紹有有關(guān)關(guān)摩摩擦擦、、磨磨損損和和潤潤滑滑的的一一些些基基礎(chǔ)礎(chǔ)知知識識。。2.5.1摩摩擦擦1、、摩摩擦擦的的定定義義和和分分類類一、、定定義義:兩個個接接觸觸表表面面作作相相對對運運動動或或有有相相對對運運動動的的趨趨勢勢時時，，將將會會產(chǎn)產(chǎn)生生阻阻止止其其相相對對運運動動的的現(xiàn)現(xiàn)象象，，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象就就稱稱為為摩摩擦擦。。可用用摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)衡衡量量其其大大小小二、、分分類類：：內(nèi)摩擦外摩擦按摩摩擦擦副副的的運運動動狀狀態(tài)態(tài)靜摩擦動摩擦按摩摩擦擦副副的的運運動動形形式式滑動摩擦滾動摩擦按表表面面潤潤滑滑狀狀態(tài)態(tài)不不同同干摩擦流體摩擦混合摩擦邊界摩擦摩擦擦三、、滑滑動動摩摩擦擦的的四四種種摩摩擦擦狀狀態(tài)態(tài)1））干干摩摩擦擦：：是指指表表面面間間無無任任何何潤潤滑滑劑劑或或保保護(hù)護(hù)膜膜，，表表面面金金屬屬直直接接接接觸觸時時的的摩摩擦擦。。2））邊邊界界摩摩擦擦：：是指指兩兩摩摩擦擦面面被被吸吸附附在在表表面面的的邊邊界界膜膜隔隔開開，，摩摩擦擦性性質(zhì)質(zhì)取取決決于于邊邊界界膜膜和和表表面面吸吸附附性性能能的的摩摩擦擦。。其摩摩擦擦阻阻力力最最大大，，磨磨損損最最嚴(yán)嚴(yán)重重。。潤滑滑劑劑中中的的極極性性分分子子與與金金屬屬表表面面相相互互吸吸引引，，形形成成定定向向排排列列的的分分子子?xùn)艝牛Q稱為為物物理理吸吸附附膜膜。。潤滑滑油油靠靠物物理理吸吸附附形形成成邊邊界界膜膜的的能能力力，，稱稱為為油油性性。。潤滑滑劑劑中中的的活活性性分分子子靠靠離離子子鍵鍵吸吸附附在在金金屬屬表表面面上上形形成成的的吸吸附附膜膜，，稱稱為為化化學(xué)學(xué)吸吸附附膜膜。。吸附膜反應(yīng)膜邊界膜分為：物理吸附膜化學(xué)吸附膜在潤潤滑滑劑劑中中添添加加入入硫硫、、磷磷、、氯氯等等元元素素，，它它們們與與表表面面金金屬屬發(fā)發(fā)生生化化學(xué)反反應(yīng)應(yīng)生生成成的的邊邊界界膜膜，，稱稱為為反反應(yīng)應(yīng)膜膜。。邊界界摩摩擦擦靠靠邊邊界界膜膜起起潤潤滑滑作作用用，，邊邊界界膜膜的的類類型型如如下下：：能生生成成反反應(yīng)應(yīng)膜膜的的潤潤滑滑油油稱稱為為極極壓壓油油。。注：：溫溫度度對對邊邊界界膜膜的的影影響響很很大大。。溫溫度度越越高高，，邊邊界界膜膜越越容容易易破破壞壞。。反應(yīng)應(yīng)膜膜在在高高溫溫下下破破裂裂后后，，能能生生成成新新的的化化合合物物，，形形成成新新的的反反應(yīng)應(yīng)膜膜，，這種種能能力力稱稱為為極極壓壓性性。。摩擦擦4摩擦擦３））流流體體摩摩擦擦：：是是指指摩摩擦擦表表面面完完全全被流流體體膜膜隔隔開開，，摩摩擦擦性性質(zhì)質(zhì)取取決決于于流流體體內(nèi)部部分分子子間間粘粘性性阻阻力力的的摩摩擦擦。。其摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)最最小小，，且且不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生磨磨損損，，是是理理想想的的摩摩擦擦狀狀態(tài)態(tài)。。邊界界摩摩擦擦和和混混合合摩摩擦擦在在工工程程實實際際中中很很難難區(qū)區(qū)分分，，常常統(tǒng)統(tǒng)稱稱為為邊邊界界摩摩擦擦。。4））混混合合摩摩擦擦：：是是指指摩摩擦擦表表面面間間處處于于干摩摩擦擦，，邊邊界界摩摩擦擦和和流流體體摩摩擦擦的的混混合合狀狀態(tài)態(tài)。。混合合摩摩擦擦能能有有效效降降低低摩摩擦擦阻阻力力，，其其摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)比比邊邊界界摩摩擦擦?xí)r時要要小小得得多多。2、、影影響響摩摩擦擦的的主主要要因因素素摩擦擦是是個個很很復(fù)復(fù)雜雜的的現(xiàn)現(xiàn)象象，，其其大大小小余余摩摩擦擦副副材材料料的的表表面面性性質(zhì)質(zhì)、、表表面面形形狀狀、、周周圍圍介介質(zhì)質(zhì)、、環(huán)環(huán)境境溫溫度度、、實實際際工工作作條條件件等等有有關(guān)關(guān)。。⑴金金屬屬的的表表面面膜膜大氣氣中中自自然然生生成成強(qiáng)強(qiáng)度度相相當(dāng)當(dāng)高高的的氧氧化化膜膜或或其其他他污污染染膜膜。。人人為為在在金金屬屬表表面面上上形形成成一一層層很很薄薄的的膜膜，，氧氧化化膜膜、、硫硫化化膜膜⑵摩摩擦擦副副的的材材料料性性質(zhì)質(zhì)⑶摩摩擦擦副副的的表表面面粗粗糙糙度度互溶溶性性較較大大的的金金屬屬摩摩擦擦副副，，表表面面易易黏黏著著，，摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)較較大大；；反之之，，較較小小。。摩擦擦副副塑塑性性接接觸觸，，干干摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)為為一一定定值值，，不不受受表表面面粗粗糙糙度度的的影影響響。。彈性或彈塑塑性接觸，，干摩擦狀狀態(tài)時：粗粗糙度數(shù)數(shù)值↓，干干摩系數(shù)↑↑；混合摩擦狀狀態(tài)時：粗粗糙度數(shù)值值↓，摩摩擦系數(shù)↓↓。（摩擦副間間加入潤滑滑油）（（潤滑油覆覆蓋面積越越大）⑷摩擦表面面間的潤滑滑情況一般情況下下：干摩擦摩摩擦系數(shù)數(shù)最大f﹥0.1;邊界摩擦與與混合摩擦擦摩擦擦系數(shù)次之之f=0.01～0.1；流體摩擦和和油潤滑時時摩擦擦系數(shù)最小小f=0.001～0.008。。加入潤滑油油會大大降降低摩擦系系數(shù)。但潤滑情況況摩擦狀態(tài)態(tài)不同時，，f大小不同。。⑸摩擦的約約束性質(zhì)兩方面的性性質(zhì)：有利的一面面，可以加加以利用；；利用摩擦傳傳動，如:帶傳動，，摩擦離合合器、制動動器，車輛輛行駛；利用摩擦引引起的自鎖鎖，如：螺螺紋連接有害的一面面、摩擦?xí)砟芰苛繐p耗，降降低效率，，發(fā)熱，引引起振動噪噪聲等。對應(yīng)地，設(shè)設(shè)計中的摩摩擦約束條條件也有兩兩方面：需要利用摩摩擦?xí)r，約束條件為為：摩擦（（摩擦力，，摩擦力矩矩）必須足足夠大，以保證工作作的可靠性性。當(dāng)摩擦有害害時，盡量量減小摩擦擦。約束條件為為：摩擦系系數(shù)不不超過許用用值溫升不不超過過許用值效率不不低于于許用值摩擦擦能能耗耗不不超超過過許許用用值值定義義：：磨磨損損主主要要是是運運動動副副相相對對運運動動產(chǎn)產(chǎn)生生摩摩擦擦導(dǎo)導(dǎo)致致零零件件表表面面材材料料的的逐逐漸漸消消失失或或損損失失的的現(xiàn)現(xiàn)象象。。磨磨損損會會影影響響機(jī)機(jī)器器的的效效率率，，降降低低工工作作的的可可靠靠性性，，促促使使機(jī)機(jī)器器提提前前報報廢廢。。2.5.2磨磨損損2.5.2磨磨損損1、、磨磨損損的的定定義義和和分分類類分類類：：按磨磨損損結(jié)結(jié)果果分分類類按磨磨損損機(jī)機(jī)理理分分類類點蝕磨損膠合磨損擦傷磨損磨粒磨損表面接觸疲勞磨損腐蝕磨損黏附磨損二、、磨磨損損的的類類型型按磨損損的機(jī)機(jī)理不不同，，機(jī)械械零件件的磨磨損大大體分分為四四種基基本類類型：：1）粘粘著磨磨損也也稱稱膠合合2）疲疲勞磨磨損即即疲疲勞點點蝕3）磨磨粒磨磨損也也稱稱磨料料磨損損，摩擦表表面的的微觀觀凸峰峰粘在在一起起后，，在相相對運運動中中，材材料從從一個個表面面遷移移到另另一個個表面面，便便形成成粘著著磨損損。是外界界的硬硬顆粒粒或粗粗糙的的硬表表面在在相對對運動動中，，對摩摩擦表表面的的擦傷傷所引引起的的磨損損。是高副副（點點、線線接觸觸）機(jī)機(jī)械零零件的的常件件磨損損形式式。摩擦表表面在在摩擦擦過程程中，，伴隨隨有表表面材材料被被腐蝕蝕的現(xiàn)現(xiàn)象，，這種種情況下下產(chǎn)生生的磨磨損即即為腐腐蝕磨磨損。。除了上上述四四種基基本磨磨損類類型以以外，，還有有侵蝕蝕磨損損、微微動磨磨損等等其他形形式，，由于于時間間關(guān)系系，不不多講講。4）腐腐蝕磨磨損一個機(jī)機(jī)械零零件的的磨損損過程大大體可可分為為三個個階段段：1）跑跑合磨磨損階階段跑合：：是指新新零件件在運運轉(zhuǎn)初初期的的磨損損。2、磨磨損的的過程程新的摩摩擦副副表面面比較較粗糙糙，真真實微微觀接接觸面面積比比較小小，壓壓強(qiáng)大大，因因此運運轉(zhuǎn)初初期的的磨損損比較較快。。但是，，磨損損以后后表面面的微微觀凸凸峰降降低，，接觸觸面積積增大大，壓壓強(qiáng)減減小，，磨損損的速速度逐逐漸減減慢。。時間t跑合磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段abc磨損量q2）穩(wěn)穩(wěn)定磨磨損階階段這個階階段屬屬于零零件的的正常常工作作階段段，磨磨損率率穩(wěn)定定且較較低。。這一一階段段的長長短直直接影影響機(jī)機(jī)器的的壽命命。3）劇劇烈磨磨損階階段零件經(jīng)經(jīng)長時時間工工作磨磨損以以后，，表面面精度度下降降，效效率降降低，，溫度度升高高，沖沖擊擊振動動加大大，導(dǎo)導(dǎo)致磨磨損加加劇，，最終終導(dǎo)致致零件件報廢廢。磨損損注：應(yīng)應(yīng)該該力求求縮短短跑合合期，，延長長穩(wěn)定定磨損損期，，推遲遲劇烈烈磨損損的到到來。。時間t跑合磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段abc磨損量q3、影影響磨磨損的的因素素也具有有二重重性。。有利：：磨合合，磨磨削；；有害：：降低低精度度、可可靠性性、壽壽命。。4、減減小磨磨損的的措施施（1））合理理選擇擇摩擦擦副材材料黏著磨磨損為為主時時：選選互材材料硬硬度溶溶性小小的材材料；；磨粒磨磨損：：選硬硬度高高的材材料或或提高高材料料硬度度；疲勞磨磨損：：選硬硬度高高的材材料并并減少少非金金屬夾夾雜物物。（2））進(jìn)行行有效效的潤潤滑潤滑是是減小小摩擦擦、減減小磨磨損的的最有有效的的方法法。正正確選選用潤潤滑劑劑，使使摩擦擦表面面處于于液體體摩擦擦，混混合摩摩擦狀狀態(tài)下下4、減減小磨磨損的的措施施（1））合理理選擇擇摩擦擦副材材料（3））進(jìn)行行適當(dāng)當(dāng)表面面處理理（4））改進(jìn)進(jìn)結(jié)構(gòu)構(gòu)，提提高加加工裝裝配精精度（5））正確確使用用、維維護(hù)與與保養(yǎng)養(yǎng)。（2））進(jìn)行行有效效的潤潤滑2.5.3潤潤滑滑潤滑：：是指在在兩個個摩擦擦表面面之間間加入入潤滑滑劑，，以減減小摩摩擦和和磨損損。此外，，潤滑滑還可可起到到散熱熱降溫溫，防防銹、、密封封防塵塵，緩緩沖吸吸振等等作用。。一、潤潤滑的的分類類1）流流體動動力潤潤滑：：靠靠兩兩摩擦擦表面面的相相對運運動建建立壓壓力油油膜（（稱為動壓壓油膜膜），，兩表表面被被壓力力油膜膜完全全分開開，實實現(xiàn)流流體潤潤滑。。2）流流體靜靜力潤潤滑：：兩兩摩摩擦表表面被被外部部供油油裝備備輸入入的壓壓力油油完全分開開，強(qiáng)強(qiáng)迫形形成壓壓力油油膜，，實現(xiàn)現(xiàn)流體體潤滑滑。3）彈彈性流流體動動力潤潤滑：：是是指指理論論上為為點、、線接接觸的的摩擦擦副，，在考慮慮表面面的彈彈性變變形等等因素素的基基礎(chǔ)上上建立立的流流體動動力潤潤滑。。4）邊邊界潤潤滑和和混合合潤滑滑（（即即邊界界摩擦擦和混混合摩摩擦））。二、潤潤滑劑劑種類類石墨、、二硫硫化鉬鉬、聚聚四氟氟乙烯烯等。。凡是能能減小小摩擦擦阻力力，減減小磨磨損的的物質(zhì)質(zhì)都可可作為為潤滑滑劑。。1）液液體潤潤滑劑劑：2）潤潤滑脂脂：注：潤潤滑油油和潤潤滑脂脂在實實際中中應(yīng)用用最廣廣。俗稱黃黃油。。由潤潤滑油油+稠稠化劑劑混合合而成成。潤滑脂的主要性能指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點，決定工作溫度。3)固體潤潤滑劑劑：4）氣氣體潤潤滑劑劑：：如如空空氣、、氮氣氣、二二氧化化碳等等。潤滑時時，應(yīng)應(yīng)首先先根據(jù)據(jù)工況況等條條件，，正確確選擇擇潤滑滑劑和和潤滑滑方式式。潤潤滑劑劑在潤潤滑過過程中中起著著十分分重要要的作作用，，主要要可歸歸納如如下：：(1)降降低機(jī)機(jī)器的的摩擦擦功耗耗，從從而可可節(jié)約約能源源；(2)減減少或或防止止機(jī)器器摩擦擦副零零件的的磨損損；(3)由由于摩摩擦功功耗的的降低低，因因摩擦擦所引引起的的發(fā)熱熱量將將大大大減少少，此此外，潤潤滑劑劑還可可以帶帶走一一部分分熱量量，因因而，，潤滑滑劑具具有較較好的的降溫作作用；；(4)潤潤滑膜膜可以以隔絕絕空氣氣中的的氧和和腐蝕蝕性氣氣體，，從而而保護(hù)護(hù)摩擦擦表面面不受銹銹蝕，，所以以，潤潤滑劑劑也有有防銹銹的作作用；；(5)由由于潤潤滑膜膜具有有彈性性和阻阻尼作作用，，因而而，潤潤滑劑劑還能能起緩緩沖和和減振作作用；；(6)循循環(huán)潤潤滑的的液體體潤滑滑劑，，還可可以清清洗摩摩擦表表面，，將磨磨損產(chǎn)產(chǎn)生的的顆粒及其其他污物物帶走，，起密封封、防塵塵的作用用。潤滑劑二、潤滑滑劑潤滑滑石墨、二二硫化鉬鉬、聚四四氟乙烯烯等。凡是能減減小摩擦擦阻力，，減小磨磨損的物物質(zhì)都可可作為潤潤滑劑。。1潤潤滑劑的的分類1）液體體潤滑劑劑：主要有：：動植物物油、礦礦物油、、水、液液態(tài)金屬屬等。2）潤滑滑脂：注：潤滑滑油和潤潤滑脂在在實際中中應(yīng)用最最廣。俗稱黃油油。由潤潤滑油+稠化劑劑混合而而成。潤滑脂的主要性能指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點，決定工作溫度。3)固體潤滑滑劑：4）氣體體潤滑劑劑：如如空空氣、氮氮氣、二二氧化碳碳等。潤滑油的的主要性性質(zhì)潤滑滑2潤滑滑油的主主要性質(zhì)質(zhì)1）油性性：是潤潤滑油吸吸附于摩摩擦表面面形成邊邊界膜的的能力。。油性越越好，吸附能力力就越強(qiáng)強(qiáng)。2）粘度度：是表表示油液液內(nèi)部相相對運動動時產(chǎn)生生內(nèi)摩擦擦阻力大大小的性性能指標(biāo)。（（粘度是選選擇潤滑滑油的主主要依據(jù)據(jù)）。下面分析析粘度的的物理意意義：兩個平行的平板之間充滿潤滑油，B板靜止，A板以速度運動，各油層的速度呈直線分布。相鄰油層之間有相對運動，會產(chǎn)