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第三章 磨擦、磨损及润滑 （一）教学要求 掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程和机理及润滑的类型及润滑剂类型。 （二）教学的重点与难点 摩擦副基本性质和典型磨损过程 （三）教学内容 §3—1 摩擦 摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力，——这种现角叫磨擦 磨损——由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏 润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。 摩擦学（Tribology）——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、工程热物理学等学科，是一门边缘和交叉学科。 摩擦 内摩擦——发生在物质内部 外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦 接运动状态——摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋势时的摩擦 动摩擦 本节只讨论金属摩擦副的滑动摩擦 根据摩擦面间存在润滑剂的状况， 干摩擦 ——最不利 滑动摩擦 边界摩擦（边界润滑） ——最低要求 流体摩擦（流体润滑） ——如图3-1所示 混合摩擦（混合润滑） ——最理想 各种状态下的摩擦系数见表3-1，图3-2为摩擦特性曲线的关系。 一、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦 而实际上，即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜，∴实际f比在真空中测定值小很多。 摩擦理论：①库仑公式 （—法向力）——至今沿用 机理：②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时，接触点相互啮合，摩擦力为啮合点问切向阻力的总和，表面越粗糙，摩擦力就越大。但不能解释光滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大，越大，且与滑动速度V有关。 ③新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论—常用 简单粘着理论：如图3-3所示，摩擦副真实接触面积只有表现接触面积A的百分之一和万分之一，，∴接触面上压力很大，很容易达到材料的压缩屈服极限→产生塑性流动→接触面↑，∴↑应力并不升高 ∴ （3-1） 接触点塑性变形后→脏污膜遭破坏，容易使基本金属产生粘着现象→产生冷焊结点→滑动时，先将结点切开，设结点的剪切强度极限为，则摩擦力为 （3-2） ∴金属摩擦系数 （3-3） 两接触金属中较软者的剪切强度——剪切发生在软金属站 界面的剪切强度极限（脏污表面）——剪切发生在结点金属上 ——较硬的基本材料的压缩屈服极限 ∵大多数金属很相近，∴f很相近 ∴降低摩擦系数的措施：在硬金属基体表面涂覆一层极薄的软金属（使）取决于基体材料，取决于软金属。 二、边界摩擦（边界润滑）——摩擦面上有一层边界膜起润滑作用 边界膜 物理吸附膜——润滑油中脂肪酸极性分子与金属表面相互吸引而引成的吸附膜，其摩擦如图3-4a和3-4b所示，图3-5为吸附在金属表面上的多层分子膜模型，距表面愈远吸附能力愈弱，剪切强度愈低，∴f随层数而下降。 膜——边界膜较薄（一个分子长约2nm，如膜有10个分子厚，其厚度为0.02μm，远小于两摩擦表面的粗糙度之和），∴磨损不可避免。另外，温度对物理吸附膜影响较大→受热膜易脱附、乱向甚至破坏，∴适于常温、轻载、低速下工作。 化学吸附膜——由润滑油中的分子靠分子键与金属表面形成化学吸附的称——强度、稳定性好于物理吸附膜，受热后熔化温度较高，适合于中等载荷、速度和温度下工作。 化学反应膜——润滑油中加入硫、磷等元素的化合物（即添加剂）与金属表面进行化学反应而形成的膜——较厚、熔点较高、剪切强度较低、稳定性较好，∴适合于重载、高速和高温。 减小边界摩擦的措施： 1）控制PV（控制摩擦发热，防止脱附）； 2）合理选择摩擦副材料及润滑剂； 3）降低表面粗糙度； 4）在润滑剂中加入油性润滑剂和极压添加剂，提高边界膜的强度。 三、混合摩擦（润滑） 膜厚比 ——两滑动表面间，最小公称油膜厚度； ——分别为两表面轮廓算术平均偏差。 ——边界摩擦 ——混合摩擦。越大，油膜承载比例截止大，此时虽仍有一些微凸体直接接触，但其摩擦阻力小得多，f也比边界摩擦小得多。 四、流体摩擦（润滑）——膜厚比5 摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓完全隔开时，即形成了全液体摩擦，f极小，是理想摩擦状态。 §3—2 磨损 磨损是摩擦的直接结果，→使材料损耗↓，工作精度↓，可靠性↓，一般是有害的，但工程上也有利用磨损作用的场合：如精加工中的磨削与抛光、机器的跑合等。 一、典型的磨损过程——如图3~6 1、磨合磨损过程——形