1、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué),長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院,第七章機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題,機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),摩擦學(xué)設(shè)計(jì),可靠性設(shè)計(jì),機(jī)械的熱效應(yīng)設(shè)計(jì),4,1,2,3,機(jī)械的抗振性設(shè)計(jì)與低噪聲設(shè)計(jì),5,機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),6,人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì),7,一、疲勞破壞的機(jī)制和特點(diǎn) 1、疲勞的概念： 材料或零件在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)次數(shù)后，產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂的過(guò)程稱(chēng)為疲勞。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2、疲勞破壞機(jī)制 疲勞破壞一般可分為三個(gè)階段：疲勞裂紋的萌生-擴(kuò)展-失穩(wěn)斷裂 (1)疲勞裂紋萌生 由局部塑性應(yīng)變集中引起，有三種常見(jiàn)的裂紋萌生方式：滑移帶開(kāi)裂；晶界和孿晶界開(kāi)裂；夾雜

2、物或第二相與基體的界面開(kāi)裂。,如：滑移帶開(kāi)裂的過(guò)程是出現(xiàn)滑移線，在循環(huán)載荷作用下，隨著載荷作用次數(shù)的增加，滑移線不斷增多和變粗而形成滑移帶和駐留滑移帶?；平Y(jié)果，在駐留滑移帶上形成“擠入”或“擠出”現(xiàn)象，在繼續(xù)循環(huán)加載的情況下擠入部分向滑移帶縱深發(fā)展，從而形成疲勞微裂紋。如圖72示。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),(2)疲勞裂紋的擴(kuò)展 疲勞裂紋擴(kuò)展分為兩個(gè)階段： 當(dāng)疲勞裂紋在滑移帶上萌生之后，首先沿著滑移帶的主滑移面向著金屬內(nèi)部延伸，此滑移面取向與正應(yīng)力大致成45角的滑移面擴(kuò)展。裂紋沿著最大切應(yīng)力方向的滑移面擴(kuò)展稱(chēng)為疲勞裂紋第一擴(kuò)展階段。該階段擴(kuò)展的深度很淺，大約有幾十個(gè)微米長(zhǎng)度，其范圍在25個(gè)晶粒之

3、內(nèi)。 當(dāng)裂紋擴(kuò)展到幾個(gè)晶粒或幾十個(gè)晶粒深度之后，裂紋擴(kuò)展方向開(kāi)始由應(yīng)力呈45方向逐漸轉(zhuǎn)向與應(yīng)力成垂直的方向，這種拉伸形式的擴(kuò)展稱(chēng)為第二階段裂紋擴(kuò)展，如圖7-1示。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),(3)失穩(wěn)斷裂 損傷逐漸積累到臨界值時(shí)，即發(fā)生瞬間的斷裂破壞。疲勞破壞的斷口如圖72。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),1）疲勞破壞是在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下的破壞，疲勞條件下的破斷應(yīng)力疲勞斷裂應(yīng)力(即循環(huán)應(yīng)力中最大應(yīng)力)遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的抗拉強(qiáng)度極限b低，甚至比材料的屈服強(qiáng)度極限s低很多情況下，疲勞破壞就可能發(fā)生。 2）疲勞破壞必須經(jīng)歷一定的載荷循環(huán)次數(shù)：疲勞破壞是在循環(huán)應(yīng)力多次重復(fù)作用下產(chǎn)生的，因而要經(jīng)歷一定的時(shí)間

4、，甚至很長(zhǎng)時(shí)間。 3）零件在整個(gè)疲勞過(guò)程中不發(fā)生宏觀塑性變形，其斷裂方式類(lèi)似于脆性斷裂：不論是脆性材料或塑性材料，疲勞斷裂在宏觀上均表現(xiàn)為無(wú)明顯塑性變形的突然脆性斷裂。,3.疲勞破壞特點(diǎn),第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),4）材料或零部件，對(duì)疲勞載荷遠(yuǎn)比靜載荷敏感很多，其疲勞抗力不僅決定于材料本身，而且還敏感地決定于零件形狀、尺寸、表面狀態(tài)、工作條件和所處環(huán)境等。 5）疲勞斷口上明顯地分為兩個(gè)區(qū)域。在疲勞破壞的宏觀斷口上，有著不同于其他破壞斷口的顯著特點(diǎn)，即有疲勞源(或稱(chēng)疲勞核心)、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，如圖72所示。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),疲勞源：是疲勞破壞的起點(diǎn)，多發(fā)生于零件表面； 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)：

5、是疲勞斷口最重要的特征區(qū)域，在該區(qū)域中，常見(jiàn)到明顯的相互平行的弧形線，稱(chēng)貝紋線或海灘波紋線； 瞬斷區(qū)：也稱(chēng)最終破斷區(qū)。這是靜力破斷部分。該區(qū)面積大小決定于最大應(yīng)力。對(duì)塑性材料該區(qū)呈纖維狀，對(duì)脆性材料呈粗結(jié)晶狀。往往還具有尖銳的唇邊、刃口等。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),循環(huán)特性： r=-1 對(duì)稱(chēng)循環(huán) r=0 脈動(dòng)循環(huán) -1r1 不對(duì)稱(chēng)循環(huán)（r非0）,掌握載荷的變化情況，是研究疲勞強(qiáng)度的先決條件。 1、周期載荷：載荷幅值隨時(shí)間的變化有規(guī)則。周期載荷按照交變應(yīng)力的特征(應(yīng)力比r) ，可分為：對(duì)稱(chēng)循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)、不對(duì)稱(chēng)循環(huán) 。,二、載荷類(lèi)型,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),最大應(yīng)力,最小應(yīng)力,平均應(yīng)力,應(yīng)力幅,應(yīng)力

6、比,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2、載荷譜：交變載荷隨時(shí)間的變化過(guò)程 3、隨機(jī)載荷：載荷幅值隨時(shí)間的變化無(wú)規(guī)則，載荷不僅幅值變化，頻率也變化，但其變化符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),三、疲勞應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度、疲勞曲線、疲勞極限,1、疲勞失效 交變應(yīng)力或交變應(yīng)變：對(duì)于疲勞問(wèn)題，由于構(gòu)件受到載荷值隨時(shí)間變化的交變載荷作用，使零件的材料內(nèi)部產(chǎn)生隨時(shí)間變化的內(nèi)力分布或變形分布，稱(chēng)之為交變應(yīng)力或交變應(yīng)變。 疲勞失效：在交變應(yīng)力與交變應(yīng)變作用下，構(gòu)件因發(fā)生疲勞破壞而使其喪失正常工作性能的現(xiàn)象，稱(chēng)之為疲勞失效；,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),材料的疲勞強(qiáng)度指材料或標(biāo)準(zhǔn)試件抵抗疲勞失效的能力，即試件在交變載荷作用下發(fā)生

7、破壞時(shí)的應(yīng)力。 結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度指結(jié)構(gòu)件抵抗疲勞失效的能力，即結(jié)構(gòu)在交變載荷作用下發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)力。此結(jié)構(gòu)指機(jī)械零件、部件、整機(jī)的統(tǒng)稱(chēng)。 衡量疲勞強(qiáng)度大小的指標(biāo)是“疲勞強(qiáng)度極限”，簡(jiǎn)稱(chēng)疲勞極限。 疲勞極限：是指在一定循環(huán)特征下，材料或結(jié)構(gòu)可以承受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2、疲勞曲線（SN曲線） 在交變載荷作用下，零件承受的交變應(yīng)力和斷裂循環(huán)周次之間的關(guān)系，用疲勞曲線來(lái)表示。 材料的疲勞強(qiáng)度：在一組標(biāo)準(zhǔn)試件上施加不同載荷F，使試件承受應(yīng)力比r為某值，最大應(yīng)力為max 的交變應(yīng)力作用，將試樣旋轉(zhuǎn)直到疲勞破壞為止，并記錄循環(huán)次數(shù)N。則該循環(huán)次數(shù)下試件發(fā)生破壞時(shí)

8、的應(yīng)力max 稱(chēng)為材料的疲勞強(qiáng)度，用Sf表示。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),疲勞壽命：材料在疲勞失效以前所經(jīng)歷的應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)次數(shù)，以N表示。 一般情況下，材料的強(qiáng)度極限愈高，外加應(yīng)力水平愈低，試樣的疲勞壽命愈長(zhǎng)；反之，疲勞壽命愈短。 材料的S-N曲線：表示外加應(yīng)力水平和標(biāo)準(zhǔn)試樣疲勞壽命之間關(guān)系的曲線，稱(chēng)為材料的S-N曲線。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),圖74表示典型的S-N曲線。圖中曲線有一水平部分，表示材料經(jīng)無(wú)數(shù)次循環(huán)而不破壞，與此相應(yīng)的最大應(yīng)力表示光滑試樣的疲勞極限，用-1表示。 結(jié)構(gòu)鋼的S-N曲線都有一水平的漸近線，其縱坐標(biāo)就是其疲勞極限-1。,疲勞極限：在一定循環(huán)特征下，材料或結(jié)構(gòu)可以承受無(wú)限次

9、應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),3.材料的疲勞極限的經(jīng)驗(yàn)公式 當(dāng)材料的疲勞極限沒(méi)有給出時(shí)，只能根據(jù)材料的靜強(qiáng)度機(jī)械性能來(lái)近似計(jì)算、表7l中列出材料的疲勞極限與靜強(qiáng)度的關(guān)系。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),4.材料的疲勞極限圖(疲勞圖) 在各種循環(huán)應(yīng)力下進(jìn)行試驗(yàn)，可以測(cè)得一系列疲勞極限r(nóng)，選取一定坐標(biāo)給出的曲線稱(chēng)為疲勞曲線圖。常用的疲勞曲線圖有兩種、即海夫圖和史密斯圖，這里重點(diǎn)介紹海夫圖。,把不同的應(yīng)力比r下試驗(yàn)得到的疲勞極限，畫(huà)在一張圖上，叫疲勞極限圖。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),海夫圖: 橫坐標(biāo):平均應(yīng)力m; 縱坐標(biāo):應(yīng)力幅a. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的疲勞極限數(shù)據(jù)畫(huà)出曲線ABC內(nèi)的任

10、意點(diǎn)表示不產(chǎn)生疲勞破壞的點(diǎn)。在這條曲線以外的點(diǎn)，表示經(jīng)一定的應(yīng)力循環(huán)數(shù)后要產(chǎn)生疲勞破壞的點(diǎn)。圖中A點(diǎn)表示對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力下產(chǎn)生疲勞破壞的臨界點(diǎn)，該點(diǎn)的縱坐標(biāo)值，表示對(duì)稱(chēng)循環(huán)交變應(yīng)力的疲勞極限-1。B點(diǎn)為靜強(qiáng)度破壞點(diǎn)，其橫坐標(biāo)值為強(qiáng)度極限b。由原點(diǎn)O作為橫坐標(biāo)軸成45角的線，并與曲線ACB相交于C點(diǎn)，則OD=DC，因 max= a+ m，所以有 OD=DC= 0/2，這里0為脈動(dòng)循環(huán)交變應(yīng)力的疲勞極限。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),四、影響疲勞強(qiáng)度的因素 影響機(jī)械零部件疲勞強(qiáng)度的因素很多。可以歸納為四個(gè)方面： 一是材料本身的化學(xué)成分、金相組織及內(nèi)部缺陷等； 二是零件的形狀、尺寸和表面狀況等； 三是工作

11、載荷的特性； 四是工作環(huán)境及條件等。 本節(jié)只討論在常規(guī)工作條件下的主要影響因素：零件形狀、尺寸、表面狀況等對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),1應(yīng)力集中的影響 在機(jī)械零件中，由于結(jié)構(gòu)上的要求，一般都存在有槽溝、軸肩、孔、拐角，切口等截面變化。這些外形突然變化和材料不連續(xù)地方，常產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，即稱(chēng)應(yīng)力集中。在抗疲勞設(shè)計(jì)中，為計(jì)算應(yīng)力集中的影響，引入了理論應(yīng)力集中系數(shù)。其定義為：在彈性變形范圍內(nèi)材料的局部應(yīng)力峰值與名義應(yīng)力值之比稱(chēng)理論應(yīng)力集中系數(shù)，即：,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),用理論應(yīng)力集中系數(shù)不能直接判斷局部應(yīng)力使疲勞強(qiáng)度降低多少，因?yàn)樵诓煌牧现杏胁煌谋憩F(xiàn)。常用有效應(yīng)力集中系數(shù)K來(lái)

12、表示疲勞強(qiáng)度的真正降低程度。即：,-1無(wú)應(yīng)力集中試件疲勞極限 -1k有應(yīng)力集中試件疲勞極限,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2尺寸效應(yīng) 當(dāng)其它條件相同時(shí)，零件截面尺寸愈大，其疲勞極限也愈低。這是由于尺寸大時(shí)，材料晶粒粗，出現(xiàn)缺陷的概率高和表面冷作硬化層相對(duì)薄等。 截面絕對(duì)尺寸對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響可用尺寸系數(shù)表示，定義為直徑為d的試件疲勞極限-1d與直徑為d0(610)mm試件的疲勞極限-1的比值，即: = -1d / -1 3表面狀態(tài)的影響 表面強(qiáng)化可提高疲勞強(qiáng)度，而表面粗糙會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。表面狀態(tài)對(duì)疲勞的影響可用表面狀態(tài)系數(shù)表示。 = -1 / -1 -1某種表面狀態(tài)下的疲勞極限； -1精拋光和未強(qiáng)化

13、試件的疲勞極限。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),五、疲勞設(shè)計(jì) 現(xiàn)行的疲勞設(shè)計(jì)法主要有以下幾種： 1名義應(yīng)力疲勞設(shè)計(jì)法 以名義應(yīng)力為基本設(shè)計(jì)參數(shù)，以SN曲線為主要設(shè)計(jì)依據(jù)的疲勞設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為名義應(yīng)力疲勞設(shè)計(jì)法。這種設(shè)計(jì)方法歷史最悠久，也稱(chēng)為常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)法。根據(jù)設(shè)計(jì)壽命的不同，這種設(shè)計(jì)方法又可分為無(wú)限壽命設(shè)計(jì)法與有限壽命設(shè)計(jì)法： (1)無(wú)限壽命設(shè)計(jì)法 要求零件在無(wú)限長(zhǎng)的使用期限內(nèi)不破壞，主要的設(shè)計(jì)依據(jù)是疲勞極限，也就是SN曲線的水平部分。 (2)有限壽命設(shè)計(jì)法 要求零件在一定的使用期限內(nèi)不破壞，其主要設(shè)計(jì)依據(jù)是SN曲線的斜線部分。這種設(shè)計(jì)方法常稱(chēng)為安全壽命設(shè)計(jì)法。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2.局部應(yīng)力應(yīng)變分析

14、法 局部應(yīng)力應(yīng)變分析法是在低周疲勞的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種疲勞壽命估算方法，其基本設(shè)計(jì)參數(shù)為應(yīng)變集中處的局部應(yīng)變和局部應(yīng)力。 3損傷容限設(shè)計(jì)法 損傷容限設(shè)計(jì)法是在斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種疲勞設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)思想以承認(rèn)材料內(nèi)有初始缺陷為前提，并把這種初始缺陷看作裂紋，根據(jù)材料在使用載荷下的裂紋擴(kuò)展性質(zhì)，估算其剩余壽命。這種方法的思路是，零件內(nèi)具有裂紋是不可避免也并不可怕，只要正確估算其剩余壽命采取適當(dāng)?shù)臄嗔芽刂拼胧_保零件在使用期限內(nèi)能夠安全使用，則這樣的裂紋是允許存在的。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),4.疲勞可靠性設(shè)計(jì) 疲勞可靠性設(shè)計(jì)是概率統(tǒng)計(jì)方法和疲勞設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的產(chǎn)物，因此也稱(chēng)為概率疲勞

15、設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法考慮了載荷、材料疲勞性能和其它疲勞設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分散性，可以把破壞概率限制在一定的范圍之內(nèi)，因此其設(shè)計(jì)精度比其它疲勞設(shè)計(jì)方法為高。從原則上來(lái)說(shuō)，上述三種疲勞設(shè)計(jì)方法都可以應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計(jì)，但目前用得最多和最成熟 的是無(wú)限壽命設(shè)計(jì)法。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)一般可分為兩個(gè)階段： 1)疲勞計(jì)算。根據(jù)材料的疲勞數(shù)據(jù)和零件的使用條件，對(duì)零件的尺寸進(jìn)行計(jì)算，或在靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 2)疲勞試驗(yàn)。疲勞計(jì)算只能對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度或壽命進(jìn)行粗略估算,精確確定零件的疲勞壽命還主要是靠疲勞試驗(yàn)的方法。 1無(wú)限壽命設(shè)計(jì) 在使用該種設(shè)計(jì)方法時(shí)，常是

16、先用靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定出零件尺寸，再進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核 。,（2）在恒幅非對(duì)稱(chēng)循環(huán)下，當(dāng)應(yīng)力比r保持不變時(shí)，強(qiáng)度條件為：,(1)在恒幅對(duì)稱(chēng)循環(huán)下，按下述強(qiáng)度條件確定零件尺寸或驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度:,（3）在非對(duì)稱(chēng)循環(huán)下，平均應(yīng)力m保持不變，應(yīng)用時(shí)要滿足以下兩式：,式中：na應(yīng)力幅安全系數(shù)。 對(duì)于切應(yīng)力，可仿照以上各式并以代換即可。,2安全壽命設(shè)計(jì) 對(duì)于變幅應(yīng)力，按一定的累積損傷理論進(jìn)行壽命估算。對(duì)小于疲勞極限r(nóng)的應(yīng)力，可認(rèn)為對(duì)疲勞強(qiáng)度無(wú)影響，計(jì)算時(shí)可不予考慮。按線性損傷理論有：,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),六、低周疲勞 1、概念:在循環(huán)加載過(guò)程中，當(dāng)應(yīng)力水平很高，應(yīng)力峰值max接近或高于屈服強(qiáng)度而進(jìn)入塑性區(qū)時(shí),每

17、一應(yīng)力循環(huán)有少量塑性變形，呈現(xiàn)滯后回線，以至循環(huán)次數(shù)很低時(shí)就產(chǎn)生疲勞破壞。 用應(yīng)力很難描述實(shí)際壽命的變化，因而改用應(yīng)變來(lái)描述。用為縱坐標(biāo)，用破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)Nf為橫坐標(biāo)繪制低周疲勞曲線。因其控制因素是塑性應(yīng)變幅，故稱(chēng)之為應(yīng)變疲勞。 承受高應(yīng)力水平的交變載荷的結(jié)構(gòu)如壓力容器、汽輪機(jī)殼體、炮筒、飛機(jī)的起落架等，應(yīng)當(dāng)考慮低周疲勞的問(wèn)題。,2、特點(diǎn)：1）應(yīng)力水平高。 max s 2）循環(huán)次數(shù)少。N103 3）應(yīng)變?cè)谄谄茐闹衅鹬饕饔?4）斷裂壽命的變化對(duì)循環(huán)應(yīng)力的高低已不敏感。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),3、-N曲線 圖7-6為一些材料的低周疲勞-N曲線，與S-N曲線不同，這里的各條曲線的斜率很陡。 破

18、壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)Nf,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),總應(yīng)變幅T由彈性應(yīng)變幅e和塑性應(yīng)變幅p組成。 T = e + p 從實(shí)驗(yàn)得到彈性應(yīng)變幅為:,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),式7-14稱(chēng)為曼森科芬方程,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),由圖7-7： 直線是塑性應(yīng)變幅與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線， 直線是彈性應(yīng)變幅與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。 兩直線交于P點(diǎn)， P點(diǎn)是低、高周疲勞的分界點(diǎn)，2Nt為過(guò)渡壽命。,根據(jù)式(7-l4)可得圖7-7對(duì)稱(chēng)循環(huán)全應(yīng)變幅與循環(huán)次數(shù)曲線(對(duì)數(shù)坐標(biāo))。,lg2Nt,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),4、材料的選用原則 分析如圖7-8：當(dāng)2Nf2Nt時(shí)為低周疲勞，材料塑性應(yīng)變（塑性應(yīng)變幅p）起主導(dǎo)作用。高塑性材料表現(xiàn)出高的

19、低周疲勞斷裂抗力，所以在滿足強(qiáng)度的要求下宜采用高塑性材料； 當(dāng)2Nf2Nt時(shí)為高周疲勞，材料的彈性應(yīng)變（彈性應(yīng)變幅e ）起主導(dǎo)作用。高強(qiáng)度材料表現(xiàn)出高的高周疲勞斷裂抗力，宜采用高強(qiáng)度材料。 2Nt一般為3103次。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),七、結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)簡(jiǎn)介 影響零件疲勞強(qiáng)度的因素不僅與材料成分、組織結(jié)構(gòu)、熱處理和冷加工規(guī)范、試驗(yàn)溫度等有關(guān)而且與試件(或零件)尺寸、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力集中、試件表面狀況、表面粗糙度、試驗(yàn)介質(zhì)、與其它零件的相互配合等有關(guān)。由于上述影響因素的隨機(jī)性，致使測(cè)出的疲勞特性(疲勞極限、S-N曲線和疲勞壽命)呈離散性分布，更增加了零件疲勞強(qiáng)度的復(fù)雜程度。 為了提高零件的使用壽命

20、，不僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還要對(duì)重要機(jī)械的零件、部件直至整機(jī)作結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),1結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)的基本類(lèi)型與特點(diǎn) 一般機(jī)械零件的疲勞試驗(yàn)分為零件疲勞試驗(yàn)、模擬疲勞試驗(yàn)和整機(jī)疲勞試驗(yàn)三類(lèi)。 (1)零件疲勞試驗(yàn) 零件疲勞試驗(yàn)是驗(yàn)證零件結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)質(zhì)量能否滿足使用強(qiáng)度要求的有效手段，同時(shí)也可利用所得數(shù)據(jù)充實(shí)和修正疲勞設(shè)計(jì)理論。 在進(jìn)行零件疲勞試驗(yàn)時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)做好試驗(yàn)規(guī)范、加載方案和加載參數(shù)的選擇等問(wèn)題。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),(2)模擬試驗(yàn) 大型機(jī)械零件的實(shí)物疲勞試驗(yàn)，往往因加載設(shè)備和場(chǎng)地條件等限制而無(wú)法進(jìn)行。為此，常采用幾何相似模擬或局部應(yīng)力場(chǎng)模擬試驗(yàn)的方法。 (3)整機(jī)疲勞試

21、驗(yàn) 對(duì)于特別重要的機(jī)械和批量較大的機(jī)械，為了確保機(jī)械的可靠件，還必須在零件疲勞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上再作整機(jī)疲勞試驗(yàn)。這種試驗(yàn)可彌補(bǔ)因設(shè)計(jì)載荷確定誤差、環(huán)境、運(yùn)動(dòng)件接觸腐蝕等給零件壽命帶來(lái)的影響得出更有價(jià)值的數(shù)據(jù)。但是，這種試驗(yàn)的費(fèi)用較昂貴，應(yīng)慎重選用。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),2試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)處理 由于結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度影響因素的隨機(jī)性，致使疲勞試驗(yàn)結(jié)果呈離散分布，為了以少量試件的試驗(yàn)結(jié)果報(bào)知整批同樣零件的疲勞特性，一般均采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理結(jié)果數(shù)據(jù)，具體方法可參閱有關(guān)資料。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),八、研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外許多機(jī)械產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用疲勞設(shè)計(jì)和疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，疲勞設(shè)計(jì)已由過(guò)去的名義應(yīng)力設(shè)計(jì)發(fā)展

22、到局部應(yīng)力應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)及預(yù)測(cè)疲勞壽命的階段，在斷裂力學(xué)研究的基礎(chǔ)上又發(fā)展了損傷容限設(shè)計(jì)并在部分產(chǎn)品中應(yīng)用。 目前存在的問(wèn)題是缺乏疲勞設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更未建立疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范。特殊工況下的疲勞問(wèn)題和模擬實(shí)物工況的整機(jī)疲勞試驗(yàn)的研究尚處于探索階段。 今后國(guó)內(nèi)外將著重研究損傷積累、隨機(jī)疲勞、環(huán)境與介質(zhì)對(duì)疲勞性能的影響、疲勞壽命預(yù)測(cè)方法、復(fù)合應(yīng)力下的多軸疲勞、彈塑性斷裂準(zhǔn)則、裂紋擴(kuò)展、微裂紋與門(mén)檻值等。,第一節(jié) 機(jī)械疲勞設(shè)計(jì),摩擦學(xué)：是研究摩擦、磨損和潤(rùn)滑這幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題的綜合學(xué)科 研究課題：綜合考慮機(jī)械系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)表面、能量和材料的消耗問(wèn)題。主要有相互作用兩表面間的物理、化學(xué)、機(jī)械作用；摩擦

23、、磨損潤(rùn)滑的測(cè)量及計(jì)算方法；阻摩材料及減摩材料，極端條件下的摩擦與磨損以及潤(rùn)滑方面的理論。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),一、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 摩擦學(xué)是指研究表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)中相互作用的行為特性包括摩擦、磨損和潤(rùn)滑在內(nèi)的一門(mén)跨學(xué)科的科學(xué)。機(jī)器中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面構(gòu)成了一個(gè)摩擦副，由于摩擦副的失效常會(huì)導(dǎo)致機(jī)器零件甚至整個(gè)機(jī)器的工作失效。因此，為了保證機(jī)器能完成要求的功能，必須適時(shí)正確地引入摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。 摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是在確保實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求功能的前提下，使摩擦副具有： 最小的摩擦功耗；最低制造和運(yùn)行維護(hù)成本； 必要的可靠性和壽命；最大的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括： (1)

24、摩擦副設(shè)計(jì) 包括摩擦副的類(lèi)型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇。 (2)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法的選擇、潤(rùn)滑系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)計(jì)等。 (3)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了獲得摩擦副當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息，并判斷出現(xiàn)非法運(yùn)動(dòng)的故障源包括溫度、振動(dòng)傳感器、油質(zhì)監(jiān)視器的設(shè)計(jì)或選用；信號(hào)傳輸?shù)奶幚?、分析和存?chǔ)等。 (4)狀態(tài)補(bǔ)償和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)摩擦副的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化并有可能成為故障時(shí)，該系統(tǒng)能提供附加的力、位移、剛度或阻尼等補(bǔ)償措施，繼續(xù)使機(jī)器保持要求的運(yùn)動(dòng)精度和功能。 本節(jié)將著重介紹摩擦學(xué)設(shè)計(jì)中有關(guān)摩擦、磨損、材料選擇和潤(rùn)滑方面的基礎(chǔ)知識(shí)。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),二、 接觸表面 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面

25、的摩擦學(xué)特性與各表面的表面性質(zhì)及表面間的接觸狀況有密切關(guān)系，是解決摩擦學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。 1表面形貌 機(jī)械零件的表面與理想表面不同，是由制造形 狀誤差、波度，表面粗糙度和紋理構(gòu)成，如圖92所示。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2接觸面積 由于表面粗糙度及波紋的存在，兩固體表面接觸時(shí)真實(shí)接觸只能發(fā)生在表面一些微凸體的頂部，載荷只能通過(guò)這些微凸體的接觸頂峰傳遞，這與傳統(tǒng)的赫芝理論關(guān)于接觸應(yīng)力的理想假設(shè)有很大的不同。 如圖93所示，在摩擦學(xué)中把接觸面積區(qū)分為： (1)名義接觸面積As 以兩個(gè)固體宏觀界面的邊界 確定的面積，Asab。 (2)輪廓接觸面積Ac 由兩接觸固體波紋形成的接 觸面積，Ac5一15As。,第

26、二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(3)真實(shí)接觸面積Ar 由兩接觸固體直接傳遞界面 相互作用力的局部面積之和組成，如圖93中虛線圈內(nèi)黑點(diǎn)(微實(shí)體)，通常Ar0.01一0.1As。 相應(yīng)在接觸面上法向載荷FN的作用下有： 名義壓力PaFNAs； 輪廓壓力PcFNAc； 和真實(shí)壓力PtFNAr。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),三、摩擦 1摩擦的分類(lèi) 摩擦的定義：是指兩個(gè)相互接觸的物體，抵抗在外力作用下產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的現(xiàn)象（或“抵抗兩物體接觸表面在外力作用下發(fā)生切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象”）。摩擦的分類(lèi)如表91所示。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2.摩擦的影響 摩擦現(xiàn)象是自然界中普遍存在的物理現(xiàn)象。對(duì)于機(jī)

27、器來(lái)講，摩擦?xí)剐式档?，溫度升高，表面磨損。過(guò)渡的磨損會(huì)使機(jī)器喪失應(yīng)有的精度，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，縮短使用壽命。世界上使用的能源大約有 1/31/2 消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無(wú)用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。 另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。潤(rùn)滑是減小摩擦、減小磨損、提高機(jī)械效率的最常用最有效的方法。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),3滑動(dòng)摩擦 (1)滑動(dòng)摩擦機(jī)理 有關(guān)滑動(dòng)摩擦機(jī)理問(wèn)題至今尚沒(méi)有統(tǒng)一的理論，目前有以下幾種理論： 1)機(jī)械理論 摩擦的起因是出于兩摩擦表面上的凹凸不平而造

28、成的機(jī)械咬合。兩接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著凹凸處反復(fù)地起落，或者把凸峰破壞，從而形成摩擦阻力。 從機(jī)械理論出發(fā)，可得出表面比較光滑時(shí)，摩擦相對(duì)較小的結(jié)論。這在一般情況下是正確的。僅無(wú)法解釋某些情況下，十分光滑的表面間相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，摩擦因數(shù)很大的現(xiàn)象。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2)分子理論 產(chǎn)生摩擦的主要原因是由于在兩物體摩擦表面間分子力的作用，產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用。故光面越光滑，摩擦阻力應(yīng)越大，由此推論，摩擦力的大小應(yīng)與接觸面積成比例，但這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致。 3)機(jī)械分子理論 機(jī)械分子理論認(rèn)為，摩擦過(guò)程既要克服分子相互作用力，又要克服機(jī)械作用的阻力。摩擦力是接觸點(diǎn)上因分子吸引力和

29、機(jī)械作用所產(chǎn)生的切向阻力的總和。 認(rèn)為兩種作用均有。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),4)粘著理論 粘著理論認(rèn)為摩擦具有變形過(guò)程和粘著過(guò)程的雙重本質(zhì)。 當(dāng)兩表面接觸時(shí)，在載荷作用下，某些接觸點(diǎn)的單位壓力很大，這些點(diǎn)將牢固地粘著，使兩表面形成一體，稱(chēng)為粘著或冷焊；這一表面相對(duì)另一表面滑動(dòng)時(shí)粘著點(diǎn)被剪斷，這種剪斷力就是摩擦力。 另外，粘著理論認(rèn)為，當(dāng)接觸面粗糙且微凸體比較尖銳時(shí)，或者表面充分潤(rùn)滑且抗剪強(qiáng)度低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生所謂的犁溝效應(yīng)，它是按接觸表面作相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，其中較硬金屬上的微凸體嵌入較軟的金屬，使后者塑性流動(dòng)而犁出溝槽的現(xiàn)象。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(2)滑動(dòng)摩擦因數(shù) 定義為摩擦力Ff和接觸面上法向載荷FN之

30、比，即：,在干摩擦情況下，滑動(dòng)摩擦因數(shù)由三種情況下的系數(shù)組成： 由表面不平度考慮，摩擦力就是克服雙方接觸表面微凸體間的嚙合作用，在剛性情況下，摩擦力是指能把一個(gè)表面的微凸體抬高到超過(guò)另一表面的微凸體的力。如果錐形微凸體的平均傾斜角是，則： =tg,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),由犁溝效應(yīng)看，是一方硬而尖的微凸體壓入軟的對(duì)方表層，在滑動(dòng)時(shí)把對(duì)方軟金屬推擠到兩側(cè)或出現(xiàn)切屑，軟金屬表面形成犁溝，這樣可以設(shè)想摩擦力就是軟金屬壓入硬度和犁溝截面積的乘積，由此可得 由粘著效應(yīng)看，摩擦力能夠剪開(kāi)由于微凸體間發(fā)生冷焊而形成的粘著狀態(tài)。此時(shí),第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),可見(jiàn)：滑動(dòng)摩擦因數(shù)主要與微凸體的高度、變

31、形和粘著狀況有關(guān)。當(dāng)表面粗糙度、雙方的化學(xué)成分相差較大時(shí)，摩擦因數(shù)較低，磨損率也較低。環(huán)境介質(zhì)也有影響，如摩擦副雙方都是硬鋼，在大氣介質(zhì)中值為0.6，而在真空中值要高得多。石墨的配對(duì)件在濕氣中約值為0.1，但在干燥空氣中可高達(dá)0.5以上。 在潤(rùn)滑條件下，滑動(dòng)摩擦因數(shù)與油膜厚度有關(guān)，當(dāng)油膜厚度超過(guò)25um時(shí)，或者說(shuō)超過(guò)兩摩擦表面的綜合表面粗糙度時(shí)，油膜將兩接觸表面分開(kāi)，摩擦因數(shù)很?。划?dāng)油膜厚度減薄到使配對(duì)材料某些微凸體開(kāi)始接觸,出現(xiàn)了邊界潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，摩擦因數(shù)增加；當(dāng)油膜減薄到比表面微凸體高度還小時(shí)，就產(chǎn)生了干摩擦，摩擦因數(shù)顯著增加。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),4.滾動(dòng)摩擦 (1) 滾動(dòng)摩擦機(jī)理 滾動(dòng)摩

32、擦機(jī)理較為復(fù)雜。滾動(dòng)時(shí)不發(fā)生滑動(dòng)摩擦?xí)r的“犁溝”和粘著接點(diǎn)的剪切現(xiàn)象。 一般認(rèn)為滾動(dòng)摩擦主要來(lái)自四個(gè)方面： 1）微觀滑移：比較重要的微觀滑移理論有： 雷諾滑移 雷諾用硬金屬圓柱體在橡膠平面上滾動(dòng)，觀察到由于自由滾動(dòng)時(shí)壓力在各個(gè)物體上引起的表面切向位移不等，導(dǎo)致界面上產(chǎn)生微量滑移并有相應(yīng)的摩擦能量損失。同樣機(jī)理可推廣于圓柱體在金屬表面上滾動(dòng)的情形,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),海斯考特滑移 1921年海斯考特提出了一種滑移理論，實(shí)驗(yàn)依據(jù)是用球在槽中滾動(dòng)，由于球在接觸線上各點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的距離相差很大，于是產(chǎn)生切向牽引力和微觀滑移。 卡脫滑移 兩圓柱體發(fā)生相對(duì)滾動(dòng)時(shí)，如果在滾動(dòng)方向上有一個(gè)切向力，計(jì)算此時(shí)發(fā)生

33、微觀滑移的面積，結(jié)果顯示粘著區(qū)域位于接觸面積的前沿。這與靜態(tài)問(wèn)題不同，后者的粘著區(qū)域位于接觸面積的中心。 實(shí)驗(yàn)證明：微觀滑移只占滾動(dòng)摩擦很小的部分。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2）彈性滯后 當(dāng)鋼球沿橡膠類(lèi)的彈性體滾動(dòng)時(shí)，使它前面的橡膠發(fā)生變形因而對(duì)橡膠作功。橡膠的彈性恢復(fù)會(huì)對(duì)鋼球的后部作功，從而推動(dòng)鋼球向前滾動(dòng)。因?yàn)槿魏尾牧隙疾皇峭耆珡椥缘?，故相比之下，橡膠對(duì)鋼球所作的功總是小于鋼球?qū)ο鹉z所作的功，總會(huì)損耗一些能量，即為變形過(guò)程中橡膠分子相互摩擦造成的滾動(dòng)摩擦損失。有時(shí)稱(chēng)之為內(nèi)摩擦。 3)塑性變形 當(dāng)鋼球在平面上滾動(dòng)時(shí)，會(huì)使鋼球的附近和鋼球的前面的金屬發(fā)生塑性變形，從而在鋼球表面產(chǎn)生永久性凹槽。不難

34、證明，使金屬發(fā)生塑性變形所需的力幾乎正好等于所測(cè)得的滾動(dòng)摩擦力。因此，滾動(dòng)摩擦力基本上是塑性變形力的量度。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),4）粘著效應(yīng) 在滾動(dòng)時(shí)，接觸表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是法向運(yùn)動(dòng)，而不是滑動(dòng)時(shí)的切向運(yùn)動(dòng)。粘著力主要是弱的范德華力，而強(qiáng)的短程力，例如金屬鍵合力，僅可能在微觀接觸的微觀滑動(dòng)區(qū)域中產(chǎn)生。如果發(fā)生粘著，將在滾動(dòng)接觸的后沿分離這種分離是拉斷而不是剪斷。通常，滾動(dòng)摩擦中粘著引起的摩擦阻力只占滾動(dòng)摩擦阻力很小的一部分。 一般，在高壓強(qiáng)度下，滾動(dòng)摩擦阻力主要由表面下的塑性變形產(chǎn)生；而在低應(yīng)力強(qiáng)度下，滾動(dòng)摩擦阻力由材料本身的滯后損耗產(chǎn)生。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(2)滾動(dòng)摩擦系數(shù) 有量綱的滾動(dòng)摩

35、擦系數(shù)k是根據(jù)一圓柱體在平面上純滾動(dòng)，物體分別受垂直和水平載荷FN和F的作用。由于接觸處的彈性變形，在接觸面上的壓力強(qiáng)度呈不對(duì)稱(chēng)分布，其合力向前偏移了一個(gè)距離，該距離就定義為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，根據(jù)力矩平衡可獲得(圖94),第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),典型的k值如表93所示:,四、磨 損 1磨損的類(lèi)型 磨損：由于兩個(gè)物體表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可使任何一個(gè)物體工作表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱(chēng)為磨損。 磨損影響：導(dǎo)致配合間隙過(guò)大，降低機(jī)械的效率和可靠性，使零件喪失正確的幾何形狀而報(bào)廢。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何避免或減輕磨損，保證機(jī)械的正常工作和達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。 磨損機(jī)理：磨損過(guò)程中材料的流失機(jī)制最基本的是粘著、微切屑、疲

36、勞、腐蝕和微動(dòng)磨損等形式。這些基本機(jī)制單獨(dú)或綜合地作用，結(jié)果形成磨損表面的各種損傷形式，如：擦傷、犁溝、點(diǎn)蝕、剝層、微動(dòng)咬蝕以及蝕魚(yú)鱗坑等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),按磨損的機(jī)理不同，機(jī)械零件的磨損大體分為五種基本類(lèi)型： 1）粘著磨損也稱(chēng)膠合，當(dāng)摩擦表面的微觀凸峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力而粘在一起后，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘著磨損。 如：內(nèi)燃機(jī)活塞與汽缸壁的擦傷。 2）疲勞磨損也稱(chēng)點(diǎn)蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變接觸應(yīng)力和摩擦力的作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。 如：齒輪和滾動(dòng)軸承的點(diǎn)蝕。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),3）磨粒磨損也稱(chēng)磨料磨損，是

37、外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆?；蛴驳妮喞寮馑鸬哪p。 如：球磨機(jī)襯板和鋼球的磨損 4）腐蝕磨損當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。 如：曲軸軸頸的氧化磨損以及化工設(shè)備中零件的腐蝕磨損 5)微動(dòng)磨損 承載的兩個(gè)相互接觸的表面在受到相對(duì)往復(fù)切向振動(dòng)時(shí)、由于振動(dòng)或循環(huán)應(yīng)力的作用而產(chǎn)生所謂“滑移”而導(dǎo)致表面損傷。 如：片式摩擦離合器的摩擦片上出現(xiàn)的磨損。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2磨損的基本規(guī)律 為了在設(shè)計(jì)中對(duì)產(chǎn)品在磨損期內(nèi)的磨損量及磨損速度進(jìn)行計(jì)算及預(yù)測(cè)，必須掌握磨損過(guò)程的基本規(guī)律。 一般情況下，零件的磨損規(guī)律可以用磨損量與載荷、相對(duì)速度、材

38、料表層性態(tài)、潤(rùn)滑狀態(tài)以及工作時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示。在給定的材料組合及潤(rùn)滑條件下，函數(shù)關(guān)系可寫(xiě)成：,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),一個(gè)零件的磨損過(guò)程大致可分為以下三個(gè)階段：,1）磨合階段 磨合（跑合）：是指新的零件在運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨損，磨損率較高。新的摩擦副表面比較粗糙，真實(shí)微觀接觸面積比較小，壓強(qiáng)大，因此運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨損比較快。但是，磨損以后表面的微觀凸峰降低，接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，磨損的速度逐漸減慢。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2）穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。這一階段的長(zhǎng)短直接影響機(jī)器的壽命。 3）劇烈磨損階段零件經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間工作磨損以后，表面精度下降，表面形狀和尺寸有較大的改變，破壞了原

39、有的間隙和潤(rùn)滑性質(zhì)，使效率降低，溫度升高，沖擊振動(dòng)加大，導(dǎo)致磨損加劇，最終導(dǎo)致零件報(bào)廢。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),在正常工作情況下，零件經(jīng)過(guò)短暫磨合隨即進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段。有時(shí)，由于引起磨損的最不利因素組合在一起(壓強(qiáng)過(guò)大速度過(guò)高潤(rùn)滑不良好等），使磨損速度v 保持單調(diào)增加的趨向。這種情況下，磨損曲線為單調(diào)增長(zhǎng)的曲線分不出第階段和第階段(圖7-10)。零件經(jīng)過(guò)很短的跑合后立即轉(zhuǎn)入劇烈磨損階段、并很快報(bào)廢。這是不正常的磨損過(guò)程。可能是由于設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤或工況的惡化所致。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),分析： 對(duì)于磨損而言，跑合期應(yīng)當(dāng)盡可能縮短。所以，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)，磨損與時(shí)間的線性關(guān)系是典型的磨損過(guò)程，可表示為：U=

40、kt=vt (磨損速度v=常數(shù)） 若考慮跑合期的磨損： U=U1+vt（ U1為跑合期的磨損）,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),3磨損的計(jì)算 對(duì)磨損壽命進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，目的是增強(qiáng)機(jī)器抗磨損的能力并在某些指定的工況下使其按可接受的磨損率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，磨損計(jì)算非常復(fù)雜。雖有些計(jì)算各類(lèi)磨損和各種零件磨損的方法。但是，目前都還不夠完善。近年也曾提出過(guò)一些計(jì)算磨損的普遍適用的方法，但要達(dá)到實(shí)用階段還需做很多工作。 (1)磨損計(jì)算的特點(diǎn) 1)載荷在摩擦副中所引起的磨損體積不是一個(gè)常數(shù)。它隨壓力、摩擦副表面粗糙度和表曲膜性質(zhì)等情況而變化。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2)兩固體的實(shí)際接觸表面是不連續(xù)的，其局部體積產(chǎn)生塑性變形

41、。因此，經(jīng)典力學(xué)中廣泛采用的關(guān)于變形體為各向同性體的假設(shè)不適用。 3）參加摩擦過(guò)程的材料性能常與原始材料的性能差別較大，摩擦過(guò)程會(huì)使材料的性能發(fā)生改變。 4)磨損形式隨著摩擦條件的變化而變化，而摩擦過(guò)程的摩擦條件也是變化的。 5)磨損是摩擦條件和材料特性綜合的函數(shù)（即系統(tǒng)特性)，因而磨損計(jì)算實(shí)質(zhì)上是評(píng)價(jià)這一破壞過(guò)程的特性。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),（2）磨損的表示方法 目前，磨損還不能進(jìn)行較精確的計(jì)算，為說(shuō)明材料的磨損程度和耐磨性可用以下定量方法表示。 1)磨損量 零部件在有效工作期限內(nèi)，由于磨損引起的材料損失量，可用尺寸（厚度）、體積或質(zhì)量的減少量來(lái)表達(dá)。即：線磨損量h(單位為mm或um)，體積

42、磨損量V(單位為mm3或um3）和質(zhì)量磨損量G(單化為g或mg)。磨損量是評(píng)定材料耐磨性能，控制產(chǎn)品質(zhì)量和研究摩擦磨損機(jī)理的重要指標(biāo)之。典型的磨損量變化曲線如圖3-3所示。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2)磨損率 穩(wěn)定磨損階段曲線的斜率為磨損率。用以表示磨損快慢的程度，指磨損量對(duì)產(chǎn)生磨損的行程或時(shí)間之比。它可用三種方式表示，即：?jiǎn)挝换瑒?dòng)距離的材料磨損量；單位時(shí)間的材料磨損量；每轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的材料磨損量。 3)耐磨性 耐磨性表示材料抵抗磨損的性能。它以規(guī)定的摩擦條件下的磨損率的倒數(shù)來(lái)表示，即耐磨性。又稱(chēng)磨阻或磨損抗力。值越大，耐磨性越好。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(4)相對(duì)耐磨性 在相同條件下，兩種材料

43、(通常以其中一種材料或試樣作為標(biāo)準(zhǔn)材料或標(biāo)準(zhǔn)試樣)的耐磨性之比值，即為相對(duì)耐磨性,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(3)磨料磨損計(jì)算方法 磨料磨損的簡(jiǎn)化模型如圖711所示。其中一表面是由一系列硬圓錐形粗糙微凸體組成，并假定這些微凸體圓錐形大小相同且具有相同的半角。而另一表面是由較軟而平坦的材料構(gòu)成。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),當(dāng)一單獨(dú)粗糙微凸體在軟表面上劃過(guò)一單位距離時(shí)、微凸體峰使軟材料移去的體積應(yīng)為r。由于rcot，因此，一個(gè)粗糙微凸體在單位移動(dòng)距離內(nèi)移去的材料體積等于r2cot。 假定材料在法向載荷下屈服，于是每個(gè)粗糙微凸體支承載荷應(yīng)為r2s2，s是軟材料屈服強(qiáng)度，而全部載荷為,（7-25）,第二節(jié) 摩擦學(xué)

44、設(shè)計(jì),上式(7-25)是以最簡(jiǎn)單的模型為基礎(chǔ)而導(dǎo)出的，沒(méi)有考慮粗糙微凸體高度分布不同的狀態(tài)及材料在滑動(dòng)方向的前方產(chǎn)生堆積會(huì)改變接觸條件等因素的影響。材料的彈性模量對(duì)磨損體積也有影響，但在簡(jiǎn)化模型中均未考慮。由于屈服極限與壓痕硬度有關(guān)，因此，可用硬度H代替軟材料的屈服極限s ，以Ka2cot代入，則式(7-25)可變?yōu)?由式(7-25)和式(7-26)可知，磨料磨損的磨損量與載荷F成正比，與軟材料屈服強(qiáng)度或硬度成反比。而式(7-26)可作為定性分析磨料磨損時(shí)的參考。,（7-26）,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(4)粘著磨損計(jì)算方法 假定表面微凸體粘接點(diǎn)是相同的球形，其半徑為r，每個(gè)粘接點(diǎn)的面積為r2，而

45、每個(gè)粘接點(diǎn)所支承的載荷應(yīng)為sr2 。當(dāng)滑動(dòng)距離為2r時(shí)，表面能完全擦過(guò)每個(gè)粘接點(diǎn)，見(jiàn)圖712。假定粘著磨損磨屑呈半球形狀，每個(gè)磨屑體積應(yīng)為2r33。則單位滑動(dòng) 距離磨損體積V為：,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),式（728)是在假定所有粘接點(diǎn)都磨去一個(gè)磨屑的條件下求得的。但事實(shí)并非如此。若只有全部接觸點(diǎn)的K部分產(chǎn)生磨屑，則上式可寫(xiě)成,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),式(7-29)表明：材料的磨損量與載荷成正比，而與材料屈服強(qiáng)度成反比(或者與軟材料的硬度成反比)。顯然，該公式?jīng)]有精確考慮摩擦副材料的特性、表面膜狀態(tài)、潤(rùn)滑條件差異等因素，因而尚不能用于確切的定量計(jì)算，只能作定性分析磨損時(shí)的參考。 考慮到材料表面存在著污染

46、膜的影響，羅氏(Rowe)對(duì)式（729)進(jìn)行修正得,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),例如：摩擦學(xué)（耐磨性計(jì)算）準(zhǔn)則 在滑動(dòng)摩擦條件下工作的機(jī)械零件，常因?yàn)檫^(guò)度磨損而失效。影響磨損的因素很多而且比較復(fù)雜，因此，到目前為止對(duì)于磨損失效還沒(méi)有一個(gè)完善的計(jì)算方法。通常只進(jìn)行條件性計(jì)算，通過(guò)限制影響磨損的主要條件防止產(chǎn)生過(guò)大的磨損量。 為防止產(chǎn)生過(guò)大的磨損應(yīng)滿足以下條件： 壓強(qiáng)不超過(guò)許用值 pp 速度不超過(guò)許用值 v v 壓強(qiáng)與速度乘積不超過(guò)許用值 p v p v ,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),4影響材料耐磨性的因素 (1)磨損工況的影響 是指接觸面上的作用載荷、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、環(huán)境介質(zhì)及溫度等。 （2）材料的組織結(jié)構(gòu)與性能

47、的影響 1）粘著磨損：硬度差別大的材料配對(duì)磨損率低。 2) 磨粒磨損：金屬材料硬度愈高，耐磨性愈好。 2) 疲勞磨損：材料的彈性模量顯著地影響材料的疲勞磨損。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),5.磨損的系統(tǒng)分析 可以把磨損現(xiàn)象作為一個(gè)工程系統(tǒng)來(lái)分析，即使有一個(gè)參數(shù)有少量的變化也會(huì)引起摩擦、磨損的變化。如提高環(huán)境溫度或者由于摩擦表面溫度提高，都會(huì)使磨損率發(fā)生變化。不銹鋼由于表面不易形成氧化物保護(hù)層，故在低溫時(shí)耐磨性差，當(dāng)溫度上升，耐磨性反而有所改善。而普通鋼則由于溫度上升硬度下降，耐磨性明顯降低。 在磨損過(guò)程中，正常潤(rùn)滑條件受到破壞就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),6.減小磨損的主要方法 （1）潤(rùn)滑是

48、減小摩擦、減小磨損的最有效的方法。 合理選擇潤(rùn)滑劑及添加劑，適當(dāng)選用高粘度的潤(rùn)滑油、在潤(rùn)滑油中使用極壓添加劑或采用固體潤(rùn)滑劑，可以提高耐疲勞磨損的能力。 (2)合理選擇摩擦副材料 由于相同金屬比異種金屬、單相金屬比多相金屬粘著傾向大，脆性材料比塑性材料抗粘著能力高，所以選擇異種金屬、多相金屬、脆性材料有利于提高抗粘著磨損的能力。采用硬度高和韌性好的材料有益于抵抗磨粒磨損、疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。提高表面的光潔程度，使表面盡量光滑，同樣可以提高耐疲勞磨損的能力。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),（3）進(jìn)行表面處理 對(duì)摩擦表面進(jìn)行熱處理（表面淬火等）、化學(xué)處理（表面滲碳、氮化等）、噴涂、鍍層等也可提高摩擦表面

49、的耐磨性。 （4）注意控制摩擦副的工作條件 對(duì)于一定硬度的金屬材料，其磨損量隨著壓強(qiáng)的增大而增加，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要控制最大許用壓強(qiáng)。另外，表面溫度過(guò)高易使油膜破壞，發(fā)生粘著，還易加速摩擦化學(xué)磨損的進(jìn)程，所以應(yīng)限制摩擦表面的溫升。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),7.摩擦學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇和表面強(qiáng)化處理 7.1 減摩材料的選擇 1）減摩材料的選用原則 機(jī)器零部件的各種摩擦副，如滑動(dòng)軸承等不但要求有較好的耐磨性，而且還希望有良好的減摩性，也就是在摩擦過(guò)程中具有較低的摩擦系數(shù)，具有這樣性能的材料稱(chēng)為減摩材料。 選用的減摩材料應(yīng)符合下述要求 (1)具有足夠的承載能力 包括具有抗拉、抗壓、抗剪切、抗疲勞和抗沖擊等各

50、種強(qiáng)度。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(2)具有良好的表面性能 包括順應(yīng)性和嵌藏性。順應(yīng)性是指材料表層對(duì)表面粗糙度、受載變形和制造誤差的適應(yīng)性以及表面具有塑性變形的能力；嵌藏性是指嵌藏污物和微粒的能力。 (3)具有良好的磨合性 容易磨合，消除表面原始粗糙度，使摩擦表面相互吻合，防止接觸面積過(guò)小，造成局部過(guò)高的單位壓力。 (4)具有良好的物理和化學(xué)性能 包括具有高導(dǎo)熱性和熱容量、低的熱膨脹性能、良好的吸附性和耐腐觸性等，以利于油膜形成。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2）常用減摩材料 (1)軸承合金(巴氏合金) 這種材料主要分為錫基和鉛基兩類(lèi)巴氏合金。可用作軸承或軸承襯材料，具有摩擦系數(shù)低、減摩性優(yōu)良，具有足夠的

51、硬度和韌性，良好的順應(yīng)性和嵌藏性，容易磨合，抗振性好等。但都不適宜超過(guò)130150的工作溫度。 錫基軸承合金的牌號(hào)有ZChSnSbl2-4-10，ZChSnSb11-6，ZChSnSb8-4，ZChSnSb4-4等； 鉛基軸承合金的牌號(hào)有 ZChPbSbl6-16-2，ZChPbSbl5-15-3，ZChPbSbl5-10，zChPbSbl5-5等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(2)銅基合金 主要有錫青銅、鉛青銅和鋁青銅。主要用于制造蝸輪、軸套等。錫青銅的牌號(hào)有ZQSn5-5-5，ZQSn6-6-3，ZQSnl0-l等； 鉛青銅牌號(hào)有ZQPb10-10，ZQPbl2-8，ZQPbl7-4-4，等；

52、鋁青銅牌號(hào)有ZQAl 9-2， ZQAl Z9-4， ZQAl 10-3-1.5等。 (3)鋁基合金 適合于高速重載軸承和一般軸套。由于鋁基合金的硬度較高，要求相配的軸頸硬度不低于300HB。鋁基合金的牌號(hào)有ZLSn1，ZLSn2，ZLSn3，20高錫，30高錫等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(4)多層合金減摩材料 為了更好地滿足耐磨和減摩要求，將上述的減摩材料制造成兩層、三層或多層合金減摩材料，以改善表面性能。 (5)自潤(rùn)滑復(fù)合材料 這是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種具有獨(dú)特減摩耐磨性的滑動(dòng)軸承材料。根據(jù)組成不同，自潤(rùn)滑復(fù)合材料可分為金屬基、石墨基和高聚合物基三類(lèi)。后兩類(lèi)已廣泛使用,但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和磨損壽命不及

53、第一類(lèi)。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),7.2 耐磨材料的選擇 1）耐磨材料的選用原則,對(duì)于需考慮耐磨損的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)除了合理的選材外，還可 采用表面處理技術(shù)：即表面強(qiáng)化處理，提高零件表面層的耐磨損能力； 采用置換原理：即為保護(hù)重要的機(jī)械零部件，將磨損集中在某個(gè)易更換、成本較低的不重要零件上例如防止氣缸壁或缸套的磨損和刮傷，采用鑄鐵的活塞環(huán)；采用轉(zhuǎn)移原理：即在磨損設(shè)計(jì)中使摩擦副中某一零件快速磨損，而保護(hù)重要零件不致磨損和損壞，例如為保護(hù)內(nèi)燃機(jī)的曲軸不受磨損，采用價(jià)格較低的軟金屬(鉛錫合金和鋼鉛合金)作軸承襯等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2）常用耐磨材料 （1)耐磨鋼： 高錳鋼 是一種傳統(tǒng)的耐磨材料，廣泛應(yīng)

54、用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械和鉆探機(jī)械中。如破碎機(jī)襯板、斗齒、錘頭等，這種材料能承受較大的沖擊載荷和接觸應(yīng)力，但切削加工困難，多以鑄件形式使用。牌號(hào)有ZGMnl3-l，ZGMnl3-2，ZLMnl3-3，ZGMn3-4等。 低碳鉻鋼和不銹鋼。具有較好的耐氣蝕性和耐腐蝕性及一定的耐磨性，如Z(xrl8Z(xf8CUMo等，可用于制造泵和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),高碳低合金鋼。經(jīng)淬火后硬度高、耐磨性好，如GCr15，CrWMn鋼，用于制造滾動(dòng)軸承、柴油機(jī)柱塞、噴嘴等。 中碳鋼和中碳合金鋼。經(jīng)淬火和回火后，強(qiáng)度高、沖擊韌性好，具有良好的綜合機(jī)械性能，如35，40，50，35Mn，40Mn

55、，45Mn，50Mn鋼，用于制造齒輪、軸、履帶等。 低碳合金鋼。強(qiáng)度和耐磨性高于低碳鋼，如16Mn，14MnVB等，可用于制造耐磨的焊接構(gòu)件。20Mn，20CrMo經(jīng)滲碳淬火可用于制造耐磨性高的齒輪、滾輪等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(2)耐磨鑄鐵。鑄鐵具有良好的耐磨性和成本低等特點(diǎn)但其力學(xué)性能比鋼差、脆性大、易破碎。 冷硬鑄鐵。 白口鑄鐵。分普通白口鑄鐵和合金白口鑄鐵。 中錳球墨鑄鐵。 磷系鑄鐵和硼系鑄鐵。 (3)非金屬耐磨和減摩材料。其品種繁多，有的還有待進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)，主要有工程陶瓷、工程塑料、橡膠和復(fù)合材料等，設(shè)計(jì)者可根據(jù)它們的減摩性、耐磨性和物理化學(xué)性予以選取。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),

56、7.3表面強(qiáng)化處理 目的：提高摩擦副的耐磨性。 常用的表面強(qiáng)化處理方法： 1表面鍍層 表面通過(guò)電解和化學(xué)方法鍍以耐磨金屬和合金。 (1)鍍鉻 表面鍍硬質(zhì)鉻為主，有較高的硬度、較好的韌性和抗腐蝕性，表面光亮。 (2)鍍鎳 具有良好的耐粘著磨損和抗腐蝕性。但抗磨料磨損和耐疲勞磨損相對(duì)較差。 (3)復(fù)合鍍層 在鍍液中加入一定量金屬、非金屬或化合物微粒，可沉積出復(fù)合鍍層。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),2. 表面熱處理 零件表面快速加熱到相變溫度，然后迅速冷卻，使表面具有較高的硬度和耐磨性，心部仍保持原有材料的塑性和韌性。 (1)火焰表面淬火 用火焰進(jìn)行表面加熱，設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低，但質(zhì)量難以控制，適用于形狀復(fù)

57、雜且尺寸較大的零件表面處理。 (2)高頻表面淬火 利用高頻電感應(yīng)加熱，可嚴(yán)格控制淬火質(zhì)量，適用小的并且形狀簡(jiǎn)單的零件。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),3表面化學(xué)熱處理 在一定的加熱條件下，向表面滲入C，N，B，Cr，S等各種單一元素或合金元素，使表層合金化，形成高硬度的質(zhì)點(diǎn)和軟的基體，以提高表面耐磨性。 (1)表面滲碳 適用于低碳鋼和低合金鋼，用于低速重載、沖擊和疲勞磨損的場(chǎng)合。 (2)表面滲氮 適用于中、低碳鋼、合金鋼和不銹鋼的表面處理，具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能。 (3)表面滲硼 表面硬度高于表面滲碳和滲氮，具有更好的耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性，但脆性更大。 (4)表面多元共滲 具有耐磨、

58、耐熱、耐腐蝕等多種特性，但工藝相對(duì)復(fù)雜。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),4表面機(jī)械處理 在常溫下用機(jī)械方法使表面產(chǎn)生塑性變形而形成硬化的方法。表面機(jī)械處理后的零件表面可獲得附加的壓應(yīng)力，有利于提高零件的抗疲勞破壞能力。通常，材料在表面強(qiáng)化前需經(jīng)淬火、滲碳淬火和滲氮等熱處理。 表面機(jī)械處理的主要方法有噴丸、輥壓和擠壓，噴丸法具有簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)率高、適應(yīng)于形狀復(fù)雜零件等特點(diǎn)。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),8. 潤(rùn)滑 指在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)摩擦表面之間加入潤(rùn)滑劑，以減小摩擦和磨損。此外，潤(rùn)滑還可起到散熱降溫，防銹防塵，緩沖吸振等作用。 8.1 潤(rùn)滑的分類(lèi) 1流體動(dòng)力潤(rùn)滑 依靠?jī)赡Σ帘砻娴南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)把潤(rùn)滑油帶入兩表面之間，

59、自行產(chǎn)生足夠的壓力，建立壓力油膜（稱(chēng)為動(dòng)壓油膜），靠油膜的壓力把兩表面分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)流體潤(rùn)滑。 2流體靜力潤(rùn)滑 兩摩擦表面被外部供油裝備輸入的壓力油完全分開(kāi)，強(qiáng)迫形成承載油膜，實(shí)現(xiàn)流體潤(rùn)滑。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),3彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 主要是指在理論上為點(diǎn)、線接觸的條件下，考慮流體動(dòng)力效應(yīng)、潤(rùn)滑油的粘壓特性以及接觸體的彈性變形的基礎(chǔ)上建立的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。 4邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑 在機(jī)械的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)常難以具備形成流體潤(rùn)滑的條件，如轉(zhuǎn)速不高、載荷較大和機(jī)器的起、停等，都不可避免在摩擦表面有凸鋒接觸，此時(shí)由于物理或化學(xué)作用，在接觸面存在一層與潤(rùn)滑劑不同的薄膜，此膜具有一定的潤(rùn)滑作用，這種潤(rùn)滑狀態(tài)就稱(chēng)為邊界潤(rùn)滑。邊界潤(rùn)滑一般存在于各種機(jī)械設(shè)備中，如軸承、齒輪、凸輪和導(dǎo)軌等。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),8.2 潤(rùn)滑方法及其選擇 1潤(rùn)滑方法 在機(jī)械設(shè)備中常用的調(diào)滑方法有以下幾種 (1)手工給油(脂)潤(rùn)滑 通過(guò)油輪或油杯加油，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能調(diào)節(jié)油量，主要適用于開(kāi)式齒輪、鏈條、鋼絲繩及不經(jīng)常使用的機(jī)械或是一些輕載低速的摩擦副。 (2)滴油潤(rùn)滑 只適用于潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，它是通過(guò)油杯等裝置向潤(rùn)滑部位滴油主要適用于軸承、齒輪、鏈條及導(dǎo)軌等潤(rùn)滑。,第二節(jié) 摩擦學(xué)設(shè)計(jì),(3)油環(huán)或油鏈潤(rùn)滑 油環(huán)潤(rùn)滑是依