2、第二章机械设计概论资料优秀PPT.ppt

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1、机械设计机械设计主讲：谢莉萍机械加工教研室第一章第一章 绪绪 论论第一节机械设计的基本要求和设计程序第一节机械设计的基本要求和设计程序一、设计机器应满足的基本要求一、设计机器应满足的基本要求（1）具有预定功能的要求）具有预定功能的要求（2）经济性要求）经济性要求（3）平安性要求）平安性要求（4）牢靠性要求）牢靠性要求（5）操作运用便利的要求）操作运用便利的要求（6）其他特殊要求）其他特殊要求（1）具有预定功能的要求）具有预定功能的要求这是机器设计的最基本动身点。为使所设计的机器具有预定功能，合理选择机器的工作原理是最重要的，靠正确地设计和选择能够实现预定功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以

2、及合理配置必要的帮助系统来实现。（2）经济性要求）经济性要求机器的经济性是一个综合指标，在机器的机器的经济性是一个综合指标，在机器的设计、制造、运用、销售、修理、管理等设计、制造、运用、销售、修理、管理等各个环节均有体现。各个环节均有体现。在设计制造方面的经济性在设计制造方面的经济性成本低；成本低；在运用维护等方面的经济性在运用维护等方面的经济性高生产率、高生产率、高效率、较少地消耗能源、原材料，以及高效率、较少地消耗能源、原材料，以及低的管理维护费用等。低的管理维护费用等。（3）平安性要求）平安性要求平安是指运用机器的人身平安和机器平安是指运用机器的人身平安和机器工作时本身的平安。工作时本身

3、的平安。实行各种各样的防护措施，如防护罩、实行各种各样的防护措施，如防护罩、过载疼惜装置、连锁闭合装置等。过载疼惜装置、连锁闭合装置等。（4）牢靠性要求）牢靠性要求牢靠性是指机器在规定的条件下和规牢靠性是指机器在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的实力。定的时间内，完成规定功能的实力。用牢靠度来衡量。用牢靠度来衡量。牢靠度是指在规定的条件下和规定的牢靠度是指在规定的条件下和规定的时间内，机器能够正常工作的概率。时间内，机器能够正常工作的概率。（5）操作运用便利的要求）操作运用便利的要求操作敏捷省力。操作敏捷省力。操作机构要适应人的生理条件。操作机构要适应人的生理条件。留意操作者和机器的环

4、境，降低噪音。留意操作者和机器的环境，降低噪音。防止有害介质的进入，对废水、废气、废防止有害介质的进入，对废水、废气、废液进行治理。液进行治理。（6）其他特殊要求）其他特殊要求食品机械保持清洁和无污染要求。食品机械保持清洁和无污染要求。建筑机械便于装拆和搬运要求。建筑机械便于装拆和搬运要求。交通运输机械要减轻重量要求。交通运输机械要减轻重量要求。二、设计机器的一般程序二、设计机器的一般程序（1）制定设计工作支配）制定设计工作支配调查探讨、确定功能范围和性能指标；探讨其可能调查探讨、确定功能范围和性能指标；探讨其可能性，明确要解决的关键问题；拟订设计工作支配和性，明确要解决的关键问题；拟订设计工

5、作支配和设计任务书。设计任务书。（2）方案设计）方案设计在功能分析的基础上，提出功能方案；拟定机器系在功能分析的基础上，提出功能方案；拟定机器系统组成、总体布置；确定传动方式。统组成、总体布置；确定传动方式。制定多种方案，技术经济评价和可行性评价，选出制定多种方案，技术经济评价和可行性评价，选出最优方案最优方案（3）技术设计）技术设计对已定方案进行运动学和动力学分析；确定机构和对已定方案进行运动学和动力学分析；确定机构和零件的功能参数，计算零件的工作实力，确定机器零件的功能参数，计算零件的工作实力，确定机器的主要结构尺寸，绘制设计总图。的主要结构尺寸，绘制设计总图。（4）施工设计）施工设计确定

6、零件形态和结构尺寸以及协作件间的公差；确定零件形态和结构尺寸以及协作件间的公差；完成零、部件及整机的全部工作图；编写设计说完成零、部件及整机的全部工作图；编写设计说明书和计算书等有关技术文件。明书和计算书等有关技术文件。（5）试制、试验、鉴定）试制、试验、鉴定通过样机试制、试验来验证机器能否实现预期功通过样机试制、试验来验证机器能否实现预期功能，牢靠性、经济性如何；经过鉴定，进行全面能，牢靠性、经济性如何；经过鉴定，进行全面技术经济评价和必要的改进设计，已达到设计的技术经济评价和必要的改进设计，已达到设计的最佳化。最佳化。（6）定型产品设计）定型产品设计对设计进行必要修改后，进行小批量的试生产

7、，对设计进行必要修改后，进行小批量的试生产，进一步修改设计；定型产品设计，正式投产进一步修改设计；定型产品设计，正式投产其次节其次节 机械零件的载荷和应力机械零件的载荷和应力机器正常工作时所受的实际载荷机器正常工作时所受的实际载荷 (一般难以确定一般难以确定)名义载荷名义载荷：工作载荷工作载荷：按原动机功率求得按原动机功率求得(志向状态志向状态)计算载荷计算载荷：载荷系数载荷系数(考虑各种附加载荷考虑各种附加载荷)功率功率 kWkW转速转速 r/minr/min静载荷静载荷变载荷变载荷不随时间变更或变更缓慢不随时间变更或变更缓慢不随时间变更或变更缓慢不随时间变更或变更缓慢随时间作周期性或非周期

8、性变更随时间作周期性或非周期性变更随时间作周期性或非周期性变更随时间作周期性或非周期性变更1 1 载荷载荷2 2 应力应力静应力静应力变应力变应力不随时间变更或变更缓慢不随时间变更或变更缓慢随时间作周期性或非周期性变更随时间作周期性或非周期性变更变应力变应力稳定变应力稳定变应力周期性循环变应力周期性循环变应力非稳定变应力非稳定变应力非周期性循环变应力非周期性循环变应力脉动循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力非对称循环变应力对称循环变应力对称循环变应力图图2-1几个应力参数几个应力参数循环特征循环特征(应力比)：表示应力变更的状况表示应力变更的状况对称循环对称循环 脉动循环脉动循环 非对称循

9、环非对称循环 静应力静应力 用用r r 表示循环特征为表示循环特征为 r r 的变应力。如的变应力。如 -1-1、0 0等等r r=-1=-1r=r=0 0r 0 r 0 且且|r|1|r|1 r r=+1=+1平均应力：平均应力：应力幅：应力幅：对称循环对称循环:脉动循环脉动循环:几个应力参数几个应力参数留意：留意：变载荷变载荷 变应力变应力静载荷静载荷 静应力？静应力？或变应力或变应力nP anm m=0;0;a a=maxmaxm m=a a=max max/2/2主要失效形式主要失效形式：断裂或塑性变形：断裂或塑性变形强度条件强度条件：或或 塑性材料：塑性材料：许用应力：许用应力：li

10、m 、lim 极限正极限正应应力力 s 平安系数平安系数lim =s；lim=s脆性材料：脆性材料：lim =b；lim=bs、s 材料屈服极限材料屈服极限b、b 材料强度极限材料强度极限变应力变应力作用下的强度问题作用下的强度问题 变应力下零件的损坏形式是乏累断裂。乏累断裂具有以下变应力下零件的损坏形式是乏累断裂。乏累断裂具有以下特征：特征：（1 1）乏累断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极乏累断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；限低，甚至比屈服极限低；（2 2）不管脆性材料或塑性材不管脆性材料或塑性材料，其最终的断口均表现为料，其最终的断口均表现为无明无明显显塑

11、性变形的脆性断裂；塑性变形的脆性断裂；（3 3）乏累断裂是损伤的积累乏累断裂是损伤的积累初始裂初始裂纹疲疲劳区区(光滑光滑)粗糙区粗糙区轴轴变应力作用下的强度问题变应力作用下的强度问题NrNrNN0疲疲劳曲曲线N 应力循环次数应力循环次数rN 乏累极限（对应于乏累极限（对应于N）N0 循环基数循环基数r 许久极限许久极限有限寿命区有限寿命区无限无限由此得：由此得：变应力力时，取，取 lim =r（无限寿命）（无限寿命）或或 lim =rN（有限寿命）（有限寿命）m为随应力状态而不同的幂指数为随应力状态而不同的幂指数强度条件：度条件：lim =？乏累破坏与零件的变应力循环次数有关乏累破坏与零件的

12、变应力循环次数有关4许用应力与平安系数许用应力与平安系数一般把强度极限与屈服极限应力统称为一般把强度极限与屈服极限应力统称为极限应力极限应力依据分析计算所得构件的应力称为工作应力依据分析计算所得构件的应力称为工作应力构件工作是的最大工作应力，必需低于材料的极限应力构件工作是的最大工作应力，必需低于材料的极限应力工作应力的最大容许值，称为工作应力的最大容许值，称为许用应力。许用应力。：极限应力极限应力n：大于：大于1的平安因素的平安因素失效与许用应力失效与许用应力确定平安系数要兼顾经济与平安，考虑以下几方面：确定平安系数要兼顾经济与平安，考虑以下几方面：理理论论与与实实际际差差别别：材材料料非非

13、均均质质连连续续性性、超超载载、加加工工制制造造不精确性、工作条件与试验条件差异、计算模型志向化不精确性、工作条件与试验条件差异、计算模型志向化 足足够够的的平平安安储储备备：构构件件与与结结构构的的重重要要性性、塑塑性性材材料料n小小、脆性材料脆性材料n大。大。平安系数的取值：平安系数是由多种因素确定的。各种材料平安系数的取值：平安系数是由多种因素确定的。各种材料在不同工作条件下的平安系数或许用应力，可从有关规范或设在不同工作条件下的平安系数或许用应力，可从有关规范或设计手册中查到。在一般静载下，对于塑件材料通常取为计手册中查到。在一般静载下，对于塑件材料通常取为1.52.2；对于脆性材料通

14、常取为；对于脆性材料通常取为3.0 5.0，甚至更大。，甚至更大。平安因数平安因数-标准强度与许用应力的比值，是构件工作的标准强度与许用应力的比值，是构件工作的平安储备。平安储备。杆内的最大工作应力杆内的最大工作应力s smaxmax不能超过许用应力不能超过许用应力ss强度条件强度条件对于等截面拉压杆对于等截面拉压杆5.接触应力具有明显的局部性，随着离开接触处的距离增具有明显的局部性，随着离开接触处的距离增加而快速减小。材料在接触处的变形受到各方加而快速减小。材料在接触处的变形受到各方向的限制，接触区向的限制，接触区旁边处在三向应力状态。在齿轮、滚动轴承、旁边处在三向应力状态。在齿轮、滚动轴承

15、、凸轮和机车车轮等机械零件的强度计算中，接凸轮和机车车轮等机械零件的强度计算中，接触应力具有重要意义触应力具有重要意义两个物体相互压紧时，在接触两个物体相互压紧时，在接触区旁边产生的应力和变形，称区旁边产生的应力和变形，称为接触应力和接触变形。接触为接触应力和接触变形。接触应力和接触变形应力和接触变形2.3机械零件的机械零件的主要失效形式及计算准则主要失效形式及计算准则一、机械零件的主要失效形式一、机械零件的主要失效形式失效的概念失效的概念机械零件在规定的运用期间内，在规定的条件下，机械零件在规定的运用期间内，在规定的条件下，不能完成规定的功能而丢失工作实力时不能完成规定的功能而丢失工作实力时

16、机械零件常见的失效形式机械零件常见的失效形式:1整体断裂整体断裂静强度断裂静强度断裂静应力过大产生的静应力过大产生的乏累断裂乏累断裂变应力的反复作用下产生的变应力的反复作用下产生的机械零件整体断裂中，机械零件整体断裂中，80%属于乏累断属于乏累断裂裂2表面破坏表面破坏表面磨粒磨损、胶合、乏累点蚀、腐蚀磨损、表面表面磨粒磨损、胶合、乏累点蚀、腐蚀磨损、表面压溃、表面塑性流淌等压溃、表面塑性流淌等零件在外载荷作用下，某一紧急截面上的应力超过零件的强零件在外载荷作用下，某一紧急截面上的应力超过零件的强度极限时，就会造成断裂失效。在变应力作用下，长时间工度极限时，就会造成断裂失效。在变应力作用下，长时

17、间工作的零件简洁发生乏累断裂。由于超载、超温、腐蚀、乏累、作的零件简洁发生乏累断裂。由于超载、超温、腐蚀、乏累、氢脆、蠕变等缘由，也可造成零件断裂失效。零件的断裂失氢脆、蠕变等缘由，也可造成零件断裂失效。零件的断裂失效对机械产品造成的危害最大。效对机械产品造成的危害最大。表面损伤失效。零件在长期工作中，由于磨损、腐蚀、磨蚀、表面损伤失效。零件在长期工作中，由于磨损、腐蚀、磨蚀、接触乏累等缘由。造成零件尺寸变更超过了允许值而失效，接触乏累等缘由。造成零件尺寸变更超过了允许值而失效，或者由于腐蚀、冲刷、气蚀等而使零件表面损伤失效。如齿或者由于腐蚀、冲刷、气蚀等而使零件表面损伤失效。如齿轮表面由于接

18、触乏累产生麻点剥落而失效等。轮表面由于接触乏累产生麻点剥落而失效等。3变形量过大变形量过大弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形4破坏正常工作条件引起的失效破坏正常工作条件引起的失效有些零件只有在确定的工作条件下才能正常地工作。如带有些零件只有在确定的工作条件下才能正常地工作。如带传动和摩擦轮传动，高速转动的零件传动和摩擦轮传动，高速转动的零件同一种零件发生失效的形式可能有数种同一种零件发生失效的形式可能有数种齿轮的失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿齿轮的失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面或齿体塑性变形、齿轮其他部分的破坏面磨损、齿面或齿体塑性变形、齿轮其他部分的破坏

19、主要失效形式将由零件的材料、具体的结构及工作条件等确定主要失效形式将由零件的材料、具体的结构及工作条件等确定工作实力工作实力零件不发生失效时的平安工作的限度零件不发生失效时的平安工作的限度同一种零件可能有数种不同的失效形式，明显，起确定作用的同一种零件可能有数种不同的失效形式，明显，起确定作用的将是承载实力中的较小值将是承载实力中的较小值零件受载荷作用后发生弹性变形，过度的弹性变形会使零零件受载荷作用后发生弹性变形，过度的弹性变形会使零件的机械精度降低，造成较大的振动，引起零件的失效；当件的机械精度降低，造成较大的振动，引起零件的失效；当作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件会产生塑作用

20、在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件会产生塑性变形，甚至发生断裂。在高温、载荷的长期作用下，零件性变形，甚至发生断裂。在高温、载荷的长期作用下，零件会发生蠕变变形，造成零件的变形失效。会发生蠕变变形，造成零件的变形失效。材质变更失效。由于冶金元素、化学作用、辐射效应、高材质变更失效。由于冶金元素、化学作用、辐射效应、高温长时间作用等引起零件的材质变更，使材料性能降低而温长时间作用等引起零件的材质变更，使材料性能降低而发生失效。发生失效。二、机械零件的计算准则二、机械零件的计算准则计算准则计算准则用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据常用的计算准则有：常用的

21、计算准则有：1强度准则强度准则强度是零件在载荷作用下抗拒整体断裂、表面接触乏累及塑性变形强度是零件在载荷作用下抗拒整体断裂、表面接触乏累及塑性变形的实力的实力2刚度准则刚度准则刚度是指零件在载荷作用下抗拒弹性变形的实力刚度是指零件在载荷作用下抗拒弹性变形的实力3寿命准则寿命准则影响零件寿命的主要失效形式：腐蚀、磨损、乏累影响零件寿命的主要失效形式：腐蚀、磨损、乏累腐蚀寿命、磨损寿命腐蚀寿命、磨损寿命没有提出好用有效的或通行的定量计算的方没有提出好用有效的或通行的定量计算的方法法乏累寿命计算乏累寿命计算通常是求出访用寿命时的乏累极限来作为计算的依通常是求出访用寿命时的乏累极限来作为计算的依据据

22、4耐磨性准则 耐磨性是指磨损过程中材料抗拒脱落的实力 接受条件性计算滑动速度低，载荷大时 可只限制工作表面的压强p 防止过快磨损滑动速度u 较高时 还要限制摩擦功耗 防止加剧磨损或胶合高速时 还要限制滑动速度u 防止加速磨损 5振动稳定性准则振动稳定性准则失稳失稳零件的自振频率零件的自振频率f与激振源的激振频率与激振源的激振频率fp相等或相接近时，相等或相接近时，零件发生共振的现象，即丢失振动稳定性零件发生共振的现象，即丢失振动稳定性振动稳定性准则振动稳定性准则使机器中各零件的自振频率与激振源的激振频率错开使机器中各零件的自振频率与激振源的激振频率错开6牢靠性准则牢靠性准则设一批相同零件的件数

23、为设一批相同零件的件数为N0，如在，如在t时间后仍有时间后仍有N件在正常件在正常地工作，则此零件在工作时间地工作，则此零件在工作时间t的牢靠度的牢靠度R零件的牢靠度是时间的函数零件的牢靠度是时间的函数29如何合理的选择和运用工程材料是一项特殊重要的如何合理的选择和运用工程材料是一项特殊重要的工作，在选材时首先应考虑三个基本原则工作，在选材时首先应考虑三个基本原则一、材料的力学性能一、材料的力学性能(1.载荷、应力和性质，载荷、应力和性质，2.零件零件的工况；的工况；3.零件的尺寸和质量）零件的尺寸和质量）通常的方法为：通常的方法为：HRC选择选择出适当的材料出适当的材料并施以恰当并施以恰当热处

24、热处理理失失效效形形式式乏累乏累磨磨损损脆断脆断推断出推断出该该零件零件应应追求的力学性能追求的力学性能2.42.4机械零件材料的选用机械零件材料的选用30二、材料的工艺性能二、材料的工艺性能工艺性能的好坏干脆影响零件的加工难易程度工艺性能的好坏干脆影响零件的加工难易程度铸造性铸造性压力加工性压力加工性焊接性焊接性切削加工性切削加工性HT工艺性工艺性三、材料的经济性和供应状况三、材料的经济性和供应状况假如前二项均满足要求后，还应考虑如何使假如前二项均满足要求后，还应考虑如何使产品的总成本降到最低。产品的总成本降到最低。总成本总成本=材料价格材料价格+零件加工费零件加工费+研制费等研制费等一、铸

25、造零件的工艺结构铸造零件的工艺结构（一）起模斜度（一）起模斜度（二）铸造圆角（二）铸造圆角在画零件图时，应使零件的结构既能满足运用上的要求，又要便利制造。铸造零件的毛坯时，为了便于从砂铸造零件的毛坯时，为了便于从砂型中取出模样，一般沿模样起模方向型中取出模样，一般沿模样起模方向作成约作成约1:20的写度的写度,叫做叫做起模斜度起模斜度。在铸件毛坯各表面的相交处，都在铸件毛坯各表面的相交处，都有铸造圆角，这样既能便利起模，又有铸造圆角，这样既能便利起模，又能防止浇铸铁水时将砂型转角处冲坏能防止浇铸铁水时将砂型转角处冲坏，还可避开铸件在冷却时产生裂纹或，还可避开铸件在冷却时产生裂纹或缩孔。铸造圆角

26、在图样上一般不予标缩孔。铸造圆角在图样上一般不予标注，常集中注写在技术要求中。注，常集中注写在技术要求中。2.5零件结构的工艺性零件结构的工艺性（三）铸件壁厚（三）铸件壁厚二、零件加工面的工艺结构零件加工面的工艺结构（一）倒角和倒圆（一）倒角和倒圆倒角倒角：为了去除零件的毛刺、锐边：为了去除零件的毛刺、锐边和便于装配，在轴和孔的端部，一和便于装配，在轴和孔的端部，一般都加工成倒角。般都加工成倒角。在浇铸件零件时，为了避开因在浇铸件零件时，为了避开因各部分冷却速度不同而产生缩孔或各部分冷却速度不同而产生缩孔或裂缝，铸件壁厚应保持大致相等或裂缝，铸件壁厚应保持大致相等或渐渐过渡。渐渐过渡。倒圆：为

27、了避开应应力集中而产生倒圆：为了避开应应力集中而产生裂纹，在轴肩处通常加工成圆角的裂纹，在轴肩处通常加工成圆角的过渡形式。过渡形式。倒角和倒圆的尺寸系列可查阅附表倒角和倒圆的尺寸系列可查阅附表25、26。产生缩孔或裂纹 壁厚匀整 渐渐过渡倒角倒圆（二）螺纹退刀槽和砂轮越程槽（二）螺纹退刀槽和砂轮越程槽在切削加工时，特殊是在车螺纹和磨削时，为了便于退出刀具或使砂轮可以稍在切削加工时，特殊是在车螺纹和磨削时，为了便于退出刀具或使砂轮可以稍稍越过加工面，通常在零件待加工面的末端，先车出螺纹退刀槽和砂轮越程槽。稍越过加工面，通常在零件待加工面的末端，先车出螺纹退刀槽和砂轮越程槽。螺纹退刀槽和砂轮越程槽

28、的结构尺寸系列可查阅附表螺纹退刀槽和砂轮越程槽的结构尺寸系列可查阅附表27、24。螺纹退刀槽:砂轮越程槽:（三）钻孔结构（三）钻孔结构用钻头钻出的盲孔用钻头钻出的盲孔,在底部有一个在底部有一个120的锥的锥角，钻孔深度指的是圆角，钻孔深度指的是圆柱部分的深度，不包括柱部分的深度，不包括锥坑。锥坑。用钻头钻孔时，要用钻头钻孔时，要求钻头轴线尽量垂直于求钻头轴线尽量垂直于被钻孔的端面，以保证被钻孔的端面，以保证钻孔精确和避开钻头折钻孔精确和避开钻头折断。断。（四）凸台和凹坑（四）凸台和凹坑零件上与其他零件的接触面，一般都要加工。为了削减加工面积，并保证零零件上与其他零件的接触面，一般都要加工。为了

29、削减加工面积，并保证零件表面之间有良好的接触，通常在铸件上设计出凸台、凹坑。件表面之间有良好的接触，通常在铸件上设计出凸台、凹坑。2.6机械设计中的标准化能以最先进的方法进行大量、集中的制造；提高质量、降低成本；统一材料和零件性能，提高零部件的牢靠性；简化设计工作便于互换和机器的修理。2.7磨擦、磨损及润滑 一一摩擦摩擦摩擦摩擦：1要求摩擦阻力小，功耗少；减磨材料。要求摩擦阻力小，功耗少；减磨材料。2 2要求摩擦阻力大，传递动力；耐磨材料。要求摩擦阻力大，传递动力；耐磨材料。摩擦力：在外力作用下，一物体相对于另一物体摩擦力：在外力作用下，一物体相对于另一物体运运动或有相对运动趋势时动或有相对运

30、动趋势时在摩擦表面上所产生的切向在摩擦表面上所产生的切向力（静摩擦，动摩擦）力（静摩擦，动摩擦）摩擦摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；磨损磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；润滑是减轻摩擦和磨损所应实行的措施。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学摩擦学。摩擦学是探讨相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。世界上运用的能源大约有世界上运用的能源大约有 1/31/2 消耗于摩擦。假如能够尽力削减无用消耗于摩擦。

31、假如能够尽力削减无用的摩擦消耗，便可大量节约能源。另外，机械产品的易损零件大部分是的摩擦消耗，便可大量节约能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，假如能限制和削减磨损，则既削减由于磨损超过限度而报废和更换的，假如能限制和削减磨损，则既削减设备修理次数和费用，又能节约制造零件及其所需材料的费用。设备修理次数和费用，又能节约制造零件及其所需材料的费用。一、干摩擦一、干摩擦表面间无任何润滑剂或疼惜膜的纯金属接触时的摩擦。通表面间无任何润滑剂或疼惜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常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦干摩擦”处理。处理。滑动摩擦分为

32、：滑动摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦边界摩擦边界摩擦：运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开摩擦性质摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能即化学性质。取决于边界膜和表面的吸附性能即化学性质。边界摩擦摩擦系数边界摩擦摩擦系数f0.1f0.1；(膜厚比膜厚比1)1)二、边界摩擦二、边界摩擦按边界膜形成机理，边界膜分为按边界膜形成机理，边界膜分为：反应膜反应膜:比较稳定比较稳定 吸附膜吸附膜物理吸附膜（极性分子）物理吸附膜（极性分子）化学吸附膜（化学键）化学吸附膜（化学键）吸附性不稳定，受温吸附性不稳定，受温

33、 度影响较大度影响较大四、混合摩擦四、混合摩擦混合摩擦混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状 态态（=1=13 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。小得多。三、流体摩擦三、流体摩擦流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（334 4）摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。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（摩擦系数最小（f=0.001-0.008f=0.001-0.008），无磨损产生，是），无

34、磨损产生，是志向的摩擦状态。志向的摩擦状态。边界摩擦边界摩擦和和混合摩擦混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦不完全液体摩擦。二二 磨损磨损磨损：运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的渐渐丢失或迁移。磨损：运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的渐渐丢失或迁移。零件的磨损过程：零件的磨损过程：磨合阶段（有利磨损）磨合阶段（有利磨损）表面轮廓峰的形态变更表面轮廓峰的形态变更表面材料被冷作硬化表面材料被冷作硬化猛烈磨损阶段猛烈磨损阶段:即将报废阶段。即将报废阶段。稳定磨损阶段稳定磨损阶段:代表零件运用寿命的长短。代表零件运用寿命的长短。结论：力求缩短磨合期，延

35、长稳定磨损期，推迟猛烈磨损的到来力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟猛烈磨损的到来磨 损2磨粒磨损（简称磨损）磨粒磨损（简称磨损）是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。硬的轮廓峰尖所引起的磨损。粘附磨损（胶合）粘附磨损（胶合）当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生由于瞬时的温升和压力发生“冷焊冷焊”后，在相对运动时，材料从后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。乏累磨损（点蚀）乏累磨损（点蚀）是由于摩擦表面材料微体积在

36、重复变形时是由于摩擦表面材料微体积在重复变形时所产生的材料乏累所引起的机械磨损。所产生的材料乏累所引起的机械磨损。冲蚀磨损冲蚀磨损流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。用下而在摩擦表面引起的磨损。腐蚀磨损腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。微动磨损微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合磨损。微幅

37、运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦同形成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动副的相对运动金属摩擦副的滑动摩擦：金属摩擦副的滑动摩擦：干摩擦最不利 边界摩擦（润滑）最低要求 流体摩擦（润滑）混合摩擦（润滑）作用：降低摩擦功耗、削减磨损、冷却、吸振、防锈等。作用：降低摩擦功耗、削减磨损、冷却、吸振、防锈等。分类分类液体液体润滑剂润滑剂-润滑油润滑油半固体半固体润滑剂润滑剂-润滑脂润滑脂固体固体润滑剂润滑剂1.润滑油润滑油矿物油来源足够、成本低廉、稳定性好、因而应用最广。矿物油来源足够、成本低廉、稳定性好、因而应用最广。种类：种类：气体气体润滑剂润滑剂-空气空气有机油有机油-动

38、、植物油动、植物油矿物油矿物油-石油产品，石油产品，化学合成油化学合成油 三三润滑剂润滑剂A在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流淌的内摩擦特性。A、B两板之间充溢了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：液体层与层之间摩擦切应力：=dudy-流体中随意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。流体中随意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。-液体的动力粘度，简称粘度液体的动力粘度，简称粘度量纲：力量纲：力时间时间/长度长度2单位：

39、单位：Ns/m/m2(Pas s)称为泊称为泊。或厘泊：或厘泊：1P=1dyns/cm/cm2试验结果：试验结果：oxyydydu分析位置y处薄层的受力 B粘度粘度-重要指标，重要指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度的种类粘度的种类动力粘度动力粘度运动粘度运动粘度条件粘度条件粘度1)动力粘度动力粘度-牛顿液体流淌定律牛顿液体流淌定律1泊泊=100厘泊厘泊工程中常用工程中常用运动粘度：运动粘度：=单位：单位：m m2/s称为斯称为斯St：cmcm2/s或厘斯或厘斯cSt：1St=100 cSt1St=100 cSt2)运动粘度运动粘度表表4-1常用常用润滑油的主

40、要性质常用常用润滑油的主要性质名名称称全损耗全损耗系统用油系统用油GB443-89汽轮机油汽轮机油GB11120-89代代号号40的粘度的粘度mm2/sL-AN76.127.48-10110凝点凝点C闪点闪点(开式开式)C用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。润滑和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承小型液

41、体润滑轴承L-AN100901100210L-AN109.011.0-10125L-AN1513.516.5-10165L-AN3228.832.2-10170L-AN4641.450.6-10180L-AN6861.274.8-10190L-TSA3228.835.2-7180L-TSA4641.450.6主要用途主要用途3)条件粘度条件粘度指在确定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测指在确定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。常用的有：常用的有：恩氏度（恩氏度（Et）-中国惯用中国惯用赛氏通用秒（赛氏通

42、用秒（SUS）-美国惯用美国惯用雷氏秒雷氏秒-英国惯用英国惯用运动粘度与条件粘度之间的换算关系：运动粘度与条件粘度之间的换算关系：润滑油的牌号与运动粘度有确定的对应关系，如：牌润滑油的牌号与运动粘度有确定的对应关系，如：牌号为号为L-AN10的油在的油在40时的运动粘度大约为时的运动粘度大约为10cSt。润滑油的特性：润滑油的特性：1）粘）粘-温相关性温相关性温度温度t压力压力p但但p350才起先氧化，才起先氧化，可在水中工可在水中工作。作。-摩擦系数低，运用温度范围广摩擦系数低，运用温度范围广(-60300)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。运用方式：运用方式：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。其应用日渐广泛其应用日渐广泛 结束结束