項目一機械概述

1、項目一 機 械 概 述§1 - 1 機器的組成機器是現(xiàn)代社會生產(chǎn)勞動的主要工具之，是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。一、機器和機構(gòu)1 機器機器的種類繁多，如電動機、機床、機器人、汽車等。它們的結(jié)構(gòu)形式和用途雖各不相同 ， 但從其組成、運動和功能角度看，卻具有下列共同特征：(1) 機器是人工的物體組合；(2) 各部分 ( 實體 ) 之間具有確定的相對運動；(3) 能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信，代替或減輕人類的勞動。同時具有上述三個特征的機械稱為機器。2 機構(gòu)機構(gòu)是人工的物體組合，各部分之間具有一定的相對運動。機器與機構(gòu)的區(qū)別主要是：機器能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，而機構(gòu)只是完成傳遞運

2、動、力或改變運動形式的實體組合。機器包含著機構(gòu)，機構(gòu)是機器的主要組成部分。一部機器可以只含有一個機構(gòu)或多個機構(gòu)。3 機械機器和機構(gòu)的總稱。4 構(gòu)件、零件構(gòu)件是指相互之間能作相對運動的機件 ( 如 實體 ) 。例如 ，帶傳動機構(gòu)中 ( 圖 1 - 1 ) ， 小 帶 輪通 過 V 帶帶 動 大 帶輪 ， 大、小帶輪與 V 帶之間都有相對運動 ， 均是構(gòu)件 ； 而每個帶輪與其軸 ，以及聯(lián) 系帶 輪與軸 的鍵 ， 相 互之 間沒有 相對 運動 ， 所以 不能 看成是構(gòu)件。帶輪、 鍵分別作為帶輪構(gòu)件系 統(tǒng)的制造 單元 ， 叫軸、做零件。零件制成 之后 組合 成構(gòu) 件。構(gòu) 件可 以 由一 個零 件 組成

3、 ， 也可以由一組零件組成。實體。機構(gòu)是機器的重要組成部分。機器和機構(gòu)統(tǒng)稱為機械。二、機器組成的四部分機器的功能需要多種機構(gòu)配合才能完成。按照各部分實體的不同功能 ， 一臺完整的機器 ， 通2圖 1 - 1 帶傳動機構(gòu)構(gòu)件是運動的單元 ， 零件是制造的單元 ， 零件組成構(gòu)件。構(gòu)件是組成機構(gòu)的各個相對運動的 常由以下四個部分組成。1 原動機部分原動機部分也稱動力裝置 ， 其作用是把其他形式的能量轉(zhuǎn)變成機械能 ， 以驅(qū)動機器各部分運動、工作。它是機器完成預(yù)定功能的動力源 ， 常用的有電動機和內(nèi)燃機等。2 執(zhí)行部分執(zhí)行部分也稱工作部分 ( 裝置 ) 。它是機器中直接 完成具 體工 作任務(wù) 的部 分

4、， 例如汽 車的 車輪、縫紉機的機頭等。3 傳動部分 ( 裝置 )這部分是原動機到工作機構(gòu)之間的聯(lián)系機構(gòu) ， 用以 完成運 動和 動力 的傳遞 和轉(zhuǎn) 換。利用 它可以減速、增速、調(diào)速 ， 改變轉(zhuǎn)矩以及運動形式等 ， 從而滿足工作機構(gòu)的各種要求。傳動機構(gòu)在各種機器中占有重要地位 ， 對機器的結(jié)構(gòu)和外形都有重大影響。4 操縱或控制部分這部分的作用是顯示和反映機器的運行位置和 狀態(tài) ， 控制 機器 正常 運行和 工作?？?制裝 置可采用機械、電子、電氣、光波等。簡單的機器一般由上述的前三部分組成 ， 有的 甚至只 有原 動機 和執(zhí)行 部分 ， 如 水泵、排風(fēng) 扇等。而現(xiàn)代新型的自動化機器 ， 如數(shù)控

5、機床、加工中心 等 ， 控 制部 分 ( 包括 檢測 ) 的 地位愈 來愈 重要。§1 - 2 金屬材料的性能材料是機器的物質(zhì)基礎(chǔ)。金屬材料的性能是選擇材料的主要依據(jù)。金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。工藝性能是指金屬材料從冶 煉到成 品的 生產(chǎn)過 程中 ， 在 各種加 工條 件下表現(xiàn)出來的性能 ； 使用性能是指金屬零件在使 用條件 下金屬 材料 表現(xiàn) 出來的 性能。金 屬材 料的使用性能決定了它的使用范圍。使用性能包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。一、金屬材料的物理性能金屬的物理性能是金屬所固有的屬性 ， 它包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性和磁性等。1 密度金屬的密度即是單

6、位體積金屬的質(zhì)量 ， 其單位為 kg/ m 。根據(jù)密 度的大 小 ， 金屬 材料 可分為 輕金 屬和重 金屬。 密度小 于 45 g cm 的 金屬叫 做輕 金/屬。密度是金屬材料的一個重要物理性能 ， 與材料的使用和檢測等都有關(guān)系。例如 ， 在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中 ， 為了增加有效載重量 ， 密度是需要考慮的重要因素。2 熔點金屬從固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。熔點一般用攝氏溫度 ( ) 表示。各種金屬都有其固定熔點。熔點對于冶煉、鑄造、焊接和配制合金等都很重要。易熔金屬及合金可用來制造熔斷器和防火安全閥等零件 ； 難熔金屬及合金則用來制造要求耐高溫的零件 ， 廣泛用于火箭、導(dǎo)彈、

7、燃氣輪機333 和噴氣飛機等。熔點低于 1 000 的金屬稱為低熔點金屬 ， 熔點在 1 000 2 000 的 金屬 稱為中 熔點 金屬 ， 熔點高于 2 000 的金屬稱為高熔點金屬。3 導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。一般用熱導(dǎo)率 ( 導(dǎo)熱系數(shù) )表示金屬材 料導(dǎo)熱性 能的優(yōu)劣。熱導(dǎo)率大的金屬材料的導(dǎo)熱性好。熱導(dǎo)率的單位為 W/ (m K) 。在一般情況下 ， 金屬材料的導(dǎo)熱性比非金屬材料好。金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好 ， 銅、鋁次之。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好 ， 可用來制造散熱器零件。4 熱膨脹性金屬材料在受熱時體積會增大 ， 冷卻時則收縮 ， 這種現(xiàn)象稱為熱膨脹性。各種金屬的熱膨脹

8、性能不同。常用線膨脹系數(shù) 表示熱膨脹性。如鐵在 0 100 時 = 1176×10ll溫度升高 1 鐵增加 1176 / m。m在實際工作中有時必須考慮熱膨脹的影響。例如 ， 一些 精密 測量 工具就 要選 用膨脹 系數(shù) 較小的金屬材料來制造 ； 鋪設(shè)鐵軌 ， 架設(shè)橋梁 ， 金屬工 件加工過 程中 測量 尺寸等 都要 考慮到 熱膨 脹的因素。5 導(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。所有的金 屬都具 有導(dǎo) 電性 ， 但各 種金 屬材料 的導(dǎo) 電性各不相同 ， 其中以銀為最好 ， 銅、鋁次之。工業(yè) 上 ， 用銅、鋁做 導(dǎo)電 的結(jié) 構(gòu)材料。 導(dǎo)電性 差的 高電阻金屬材料 ， 如鐵鉻合金

9、、鎳鉻鋁、康銅和錳銅等用于制造儀表零件或電熱元件。6 磁性金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。具有導(dǎo)磁能力的金 屬材料 都能 被磁鐵 吸引。 鐵、鈷等為 鐵磁 性材料 ， 錳、 銅、鉻、 鋅為無磁性或順磁性材料。但對某些金屬來說 ， 磁性也不是固定不變的 ， 如鐵在768 以上就表現(xiàn)為沒有磁性或順磁性。鐵磁性材料可用于變壓器、測量儀表等制造業(yè) ； 無 ( 順 ) 磁性材料可用做要求避免磁場干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。二、金屬材料的化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能 ， 如耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性等。1 耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力 ， 稱為耐腐

10、蝕性。常見的鋼鐵生銹 ， 就是腐蝕現(xiàn)象。腐蝕對金屬材料危害很大 ， 每年都有大量的鋼 鐵被 銹蝕。嚴(yán) 重時 還會使 金屬 構(gòu)件遭 到破 壞而引發(fā)重大惡性事故 ， 特別是在腐蝕介質(zhì)中工作 的金屬 材料制 件 ( 如制 藥、制酸、 堿、 肥等 化制化工設(shè)備 ) ， 必須考慮金屬材料的耐腐蝕性能。2 抗氧化性金屬材料抵抗氧化作用的能力 ， 稱為抗氧化性。金屬材料在加熱時 ， 氧化作用加速 ， 如鋼材在鍛 造、 處理、 接等加 熱作 業(yè)時 ， 會發(fā) 生氧 化熱焊4-6-1，即 和脫碳 ， 造成材料的損耗和各種缺陷。因此 ， 在加熱坯 件或材 料時 ， 常 在其周 圍制 造一種 還原 氣體或保護氣體 ，

11、 以避免金屬材料的氧化。3 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱穩(wěn)定性。所以 ， 用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料 ， 要有良好的熱穩(wěn)定性。三、金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的抵抗性能。金屬材料在加工和使用過程所受的作用力稱為載荷 ( 或稱負(fù)載或負(fù)荷 ) 。根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同 ， 可分為靜載荷、沖擊載荷和交變載荷。在這些載荷作用下 ， 金屬材料的力學(xué)性能主要指標(biāo)有強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。1 強度強度是金屬材料在靜載荷作用下 ， 抵抗變形 和破 壞的能 力。抵 抗能力 越大 ， 則

12、強度越 高 ； 強度越高的材料越能承受較大的外力而不變形和破壞。由于材料 承受 載荷 的方式 不同 ， 其 變形有 多種 形式 ， 所 以材料 的強 度又 分為抗 拉、 壓、抗抗扭、抗彎、抗剪等的強度 ， 其中最常用的強度是抗拉強度或強度極限 。b強度極限 可以通過拉伸試驗測定。 表示 材料 在拉 伸條 件 下所 能承 受的 最大 應(yīng) 力 ， 是bb機械設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一。2 塑性塑性是金屬材料在靜載荷作用下 產(chǎn)生 永久 變形 而不 破 壞的 能力。 塑性 指標(biāo) 用伸 長 率 和斷面收縮率來表示。 值越大 ， 表示材料的塑 性越 好。材 料 具有 塑性 才能 進行 壓 力加 工 ； 塑性

13、 好 的材 料制 成、的零件在使用時也較安全。3 硬度硬度是衡量金屬材料軟硬的一個指標(biāo)。一般可認(rèn) 為 ， 硬 度是 指金 屬材料 抵抗 其他更 硬物 體壓入其表面的能力 ， 是金屬材料表面上不大體積內(nèi)抵抗變形或破壞的能力。它是材料塑性、強度等性能的綜合表征。硬度試驗條件簡便 ， 又不破壞零件 ， 因此硬度廣泛應(yīng)用于檢驗原材料和熱處理件的質(zhì)量 ， 以及鑒定熱處理工藝的合理性等。硬度也是設(shè)計圖樣上的技術(shù)參數(shù)之一。硬度試驗方法可分為壓入法和刻劃法。在生產(chǎn)上 最常用 的是 壓入法 硬度 試驗 ， 即布 氏硬 度( HB) 、洛氏硬度 ( HRC、HRB、HRA) 和維氏硬度 ( HV ) 。(1) 布

14、氏硬度 ( HB)布氏硬度測定原理是用一定的作用力 ， 把一定直 徑的淬 火鋼 球或 硬質(zhì)合 金球 壓入測 試件 表面 ， 保持一定時間后卸除力 ， 測量壓痕直徑 ， 以壓痕單位面積上的壓力表示材料的布氏硬度值 ， 用符號 HBS( 淬火鋼球 ) 或 HBW( 硬質(zhì)合 金球 ) 表 示。在 實際生 產(chǎn)中 ， 測 試在布 氏硬 度機 上進 行 ， 布氏硬度值并不計算 ， 也不用標(biāo)注單位 ， 只需測出壓痕直徑 ， 查布氏硬度表即可得出 HB 值。布氏硬度用于測定鑄鐵、 鐵 ( 有 色 ) 金 屬、 合金 結(jié)構(gòu) 鋼 等原 材料 以及 結(jié)構(gòu) 鋼 調(diào)質(zhì) 件的 硬非低度。不能測試很硬 ( HBS450)

15、、很薄以及表面質(zhì)量要求高的工件。(2) 洛氏硬度5 洛氏硬度試驗是用錐角為 120°的金 剛石圓錐或直徑 為 1588 mm( 1/ 16 in) 的 鋼球作為壓頭 ，加上定載荷 ( 載荷先后兩次施加 ) ， 使壓頭壓入試件表面 ， 根據(jù)壓痕深度確定其硬度值。根據(jù)試驗用的壓頭與載荷不同 ， 洛氏硬度分為 HRA、HRB、HRC 三種 ， 其 中以 HRC 應(yīng)用最 廣。洛氏 硬度 值可直接從試驗機的表盤上讀出 ， 不需計算和標(biāo)出單位。洛氏硬度試驗操作迅速簡便 ， 壓痕小 ， 可在工件表面進行試驗 ， 可測定各種金屬材料的硬度 ，也可測定較薄工件或表面薄層的硬度。它是目前應(yīng)用最廣的硬度試

16、驗方法。其缺點是因為壓痕較小 ， 代表性差。布氏硬度與洛氏硬度由于試驗條件不同 ， 因而兩種硬度沒有換算關(guān)系。為了比較 ， 可查各種硬度對照表。(3) 維氏硬度 ( HV)維氏硬度測試原理基本上與布氏硬度試驗相同 ， 也是根 據(jù)壓 痕單 位面積 上的 載荷來 計量 硬度值。但壓頭是一個兩相對面間夾角為 136° 金剛 石正四 棱錐 壓頭。試 驗用 的載荷 ， 可 根據(jù) 試的樣大小、厚薄等條件進行選擇。在實際應(yīng)用中 ， 維氏硬 度一般 不進 行計算 ， 可 根據(jù) 壓痕對 角線 的長度 ， 直接從表中查得。維氏硬度因試驗時所加的載荷較小 ， 壓入深度 淺 ， 故可測 量較 薄材料 和表

17、面硬 化層的 硬度 ，而且維氏硬度值具有連續(xù)性 ( 101 000 ) HV ， 可測定從極軟到極硬的各種金屬材 料的硬度。 但測試手續(xù)較繁 ， 生產(chǎn)率不如洛氏硬度高 ， 所以不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗。4 韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力 ， 稱為 韌性。材 料的 沖擊韌 性一 般在一 次擺 錘沖擊試驗機上進行測試 ， 測得試樣在沖斷時斷口單位面積所消耗的沖擊吸收功 ， 稱為沖擊韌度或沖擊值 ， 常用 ak 表示 ， 其單位為 J/ cm 。 ak 值越大 ， 沖擊韌度越高。承受沖擊載荷的機器零件 ，2需要用具有較好韌性的材料制造。5 疲勞強度金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破

18、壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強度或疲勞極限。實際上 ， 金屬材料并不可能作無限多次交變載荷試驗 ， 所以一般試驗時 規(guī)定 ， 鋼在經(jīng)受 10 次、有色 金屬經(jīng)受 10 次交變載荷作用時不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強 度。當(dāng)施 加的交變 應(yīng)力是對 稱循環(huán)力時 ， 所得的疲勞強度用 - 1 表示。由于疲勞斷裂是突然發(fā)生的 ， 具有很大的危險性 ， 所以要選擇疲勞強度較好的材料來制造承受交變載荷的機器零件 ， 如軸、齒輪、彈簧等。四、金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指其在各種加工條件下 表現(xiàn)出 來的 適應(yīng)能 力 ， 包括 鑄造性、 壓性、鍛焊接性、切削加工性、熱處理性等。1 鑄造性金屬材料能否用鑄造方

19、法制成優(yōu)良鑄件的性能 ， 稱為鑄造性能 ， 又稱可鑄性。鑄造性能主要Ak ， 其 中 Ak 為 沖斷 試樣所 消耗的 沖擊 功 ， J； A 為 試樣缺 口處 的截 面 積 ， cm2 。A87ak =6 決定于金屬材料熔化后即金屬液體的流動性 ， 冷卻時的收縮率和偏析傾向等。不同的金屬材料 ，其鑄造性差異較大。常用金屬材料中 ， 灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能 ， 鑄鋼的鑄造性低于鑄鐵。鑄造鋁合金和鑄造銅合金的鑄造性也較好。2 鍛壓性或可鍛性金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性 能 ， 稱為鍛 壓性 或可 鍛性。鍛 壓性一 般與 材料的塑性及其塑性變形抗力有關(guān)。在一般情況下 ， 材 料塑性 好

20、 ， 變形 抗力小 ， 則 鍛壓 性也好。 低碳鋼的鍛壓性最好 ， 中碳鋼次之 ， 高碳鋼則較次。低合 金鋼的 鍛壓 性近似 于中 碳鋼 ， 高合 金鋼 的鍛壓性比碳鋼差。3 焊接性金屬材料在一定焊接條件下 ， 是否易于獲得優(yōu) 良焊 接接頭 的能 力稱 為焊接 性或 可焊性。 它取決于焊縫產(chǎn)生裂紋、氣孔等傾向。焊接性能好的材料易于用一般的焊接方法和工藝焊接 ， 焊接時不易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。焊縫接頭有一定的力學(xué)性能。低碳鋼有較好的可焊性 ， 高碳鋼較差 ， 鑄鐵則更差。銅、鋁合金的可焊性一般都比碳鋼差。§1 - 3 機械零件的強度強度是零件應(yīng)滿足的基本要求。零件強度是指零 件受載

21、后抵 抗斷裂、 性變 形和表 面失 效塑的能力。為了保證零件具有足夠的強度 ， 必須使零 件在受載 后的工作 應(yīng)力 不超 過零件 的許 用應(yīng)力 。其表達式為 或 =F A式中 F 是載荷 ， A 是截面積。利用上式計算零件的幾何尺寸 ， 是零件設(shè) 計計算 ； 如果 零件尺寸 已知 ， 由上式校驗零件的強度 ， 則是校核計算。零件工作應(yīng)力的類型不同 ， 可能是靜應(yīng)力 ( 即應(yīng)力不隨時間變化或變化緩慢 ) ， 也可能是交變應(yīng)力 ( 即應(yīng)力隨時間變化 ) ； 分布不同 ， 其強度表現(xiàn)行為也不同。一、零件的體積強度零件受載時 ， 如果應(yīng)力在較大體積內(nèi)產(chǎn)生 ， 則稱這種應(yīng)力狀態(tài)下的零件強度為體積強度。零

22、件工 作應(yīng) 力是 靜應(yīng)力 時 ， 則體 積強度 主要 表現(xiàn) 為抵抗 延性 斷裂或 脆性 斷裂 或塑性 變形?；蛘哒f ， 在靜應(yīng)力作用下 ， 零件體積強度不能滿足工作 要求 ， 主要 失效形 式是 ( 延 性或 脆性 ) 斷 裂或塑性變形。為了保證零件正常工作 ， 必須滿足 零件的 強度條 件。其 具體強 度條 件及其 計算 將在第三章討論。零件工作應(yīng)力是交變應(yīng)力時 ， 其體積強度表現(xiàn)為抵抗疲勞斷裂的能力 ， 即疲勞強度。即在交變應(yīng)力作用下 ， 零件的失效形式是疲勞斷裂。疲勞 斷裂與 應(yīng)力 的大 小、 環(huán)特 性、循應(yīng)力循 環(huán)次 數(shù)有關(guān)。為了保證零件在變應(yīng)力下正常工作 ， 其強度條件為 r = K

23、0 N式中 零件尺寸系數(shù) ；7 零件表面狀態(tài)系數(shù) ； (- 1 、 0 ) 零件材料的疲勞強度 ；r K0N 應(yīng)力集中系數(shù) ； 安全系數(shù)。二、零件的表面強度零件受載時 ，如果應(yīng)力是在較淺的表層內(nèi)產(chǎn)生 ，則稱這種應(yīng)力狀態(tài)下的零件強度為表面強度。兩零件表面接觸而無相對運動 ， 承載后表面間 因相 互擠壓 作用 而產(chǎn) 生擠壓 應(yīng)力。此 時零 件強度表現(xiàn)為抵抗表面壓潰或表面塑性變形 ， 即表 面擠壓 強度。有 關(guān)表 面擠壓 強度 條件計 算在 第三章詳述。機械中的高副 ， 如齒輪副、蝸桿副、凸輪副、滾動軸承中的滾動體與套圈等 ， 由于接觸面很小 ，即點接觸或線接觸 ， 表層的局部應(yīng)力很大 ， 這種應(yīng)力

24、 稱為接觸 應(yīng)力。其中 較大接 觸應(yīng) 力用 表H示。接觸應(yīng)力一般都是變應(yīng)力。在接觸應(yīng)力作用下零件的強度稱為接觸強度。當(dāng)接觸應(yīng)力超過材料相應(yīng)疲勞強度時 ， 零件表層金屬便從本體 剝落 ， 形成 小坑 ， 這種 現(xiàn)象 稱為疲 勞點 蝕。疲勞 點蝕損壞了零件工作表面 ， 使零件失效。為保證零件正常工作 ， 接觸疲勞強度條件為 limH =HH NH式中 接觸應(yīng)力 ；H 零件的許用接觸應(yīng)力 ；H lim 零件材料的接觸疲勞強度 ( 實驗測得 ) ；H NH 接觸強度安全系數(shù) ( 取 1 或稍大于 1) 。§1 - 4 摩擦和磨損摩擦和磨損是自然界和社會生活中普遍存在的 現(xiàn)象。有 時人 們利用

25、 它們 有利 的一面 ， 例 如車輛行駛、帶傳動和制動等 是利 用摩 擦作 用 ， 精 加工 中的 磨削、拋光 等是 利用 磨損 的 有用 方面。由于摩擦存在造成了機器的磨損、 熱 和能 量損 耗。據(jù) 估計 ， 目前 世界 上約 有 30 % 50% 的 能發(fā)量消耗在各種形式的摩擦中 ， 約有 80 % 的 機器是 因為 零件 磨 損而 失效。 因此 ， 零 件 的磨 損是 決定機器使用壽命的主要因素。一、摩擦摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對運動的機械阻力。摩擦的基本概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值見表 1 - 1。8 表 1 - 1 摩擦概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值概 念基本概念靜 態(tài)摩擦(

26、 起動摩 擦 ) 臨 界 摩擦動 態(tài)摩擦慣 性摩擦注 釋 兩 個相對 相互 靜 止物 體間的 摩 擦 。此 時 對 物 體 施加 的力 ( 力 矩 ) 不 夠 大 ， 不 致 于產(chǎn) 生 相對運 動。 運 動開始 時的 摩 擦。 兩 個相對 相互 地 運動 物體 間的 摩 擦。 運 動結(jié)束 時的 摩 擦 ， 即 速度大 約為 零 時 的 摩 擦。 移動滑 動摩擦 轉(zhuǎn)動分類滾 動摩擦 球或 壓輥滾滑動 摩 擦 滾動 摩擦伴 有滑 動摩擦 ( 打 滑 )旋 轉(zhuǎn)摩擦固體摩擦干摩 擦 摩 擦副在 直接 接 觸時 產(chǎn)生 的摩 擦 ， 摩 擦 因 數(shù) 大 ， 磨損 嚴(yán)重 ， 應(yīng) 盡量 避免 。 滑 動面部

27、分地 被 氧化 膜雜 質(zhì)、氣體 或 液 體 覆 蓋。 摩 擦 因 數(shù)比 干摩 擦小 。邊 界摩 擦摩擦狀態(tài)液 體摩擦 摩擦 副被 液體膜 連續(xù) 隔 開 下 的 摩 擦 。 這 里 可 能 產(chǎn) 生 液 體 靜 壓 的 或 液 體 動 壓 的 狀 態(tài) 。摩擦 因數(shù)小 ， 是理想 的摩 擦狀態(tài) 。氣 體摩擦 摩擦 副被 氣體膜 連續(xù) 隔 開 下 的 摩 擦 。 這 里 可 能 產(chǎn) 生 氣 體 靜 壓 的 和 氣 體 動 壓 的 狀 態(tài) 。摩擦 因數(shù)小 ， 是理想 的摩 擦狀態(tài) 。混 合摩擦摩擦 力 FR物理值摩擦 力矩 M R = F Rr摩擦 功 WR摩 擦 功率 P R = F R Rv摩擦 因

28、數(shù) 固 體摩擦 和液 體 摩擦 以及 氣體 摩 擦同 時存 在 的 摩擦 。 摩 擦力是 指因 摩 擦而 出現(xiàn) 阻止 相 對運 動的 機 械 阻力 。 摩 擦力矩 是指 因 摩擦 而產(chǎn) 生阻 止 轉(zhuǎn)動 的機 械 阻 力。 為 克服摩 擦必 要 的且 大部 分轉(zhuǎn) 換 成摩 擦勢 的 那 部分 功。 克 服摩擦 的必 要 功率 。 由 摩擦力 : = FR/ F N 由 摩擦力 矩 : = MR/ ( rF N )9 二、磨損運動副之間的摩擦將導(dǎo)致機件表面材料的逐漸 喪失 或轉(zhuǎn)移 ， 即 形成 磨損。磨 損會影 響機 器的效率 ， 降低工作的可靠性 ， 甚至促使機器提前報廢。1 磨損過程一個機件的

29、磨損過程大致可分為三個階段 ( 圖 1 - 2) 。(1) 跑合階段在運轉(zhuǎn)初期 ， 摩擦副的接觸面 積較小 ， 單位 面積上的實際載 荷 較 大 ， 因 此 磨 損 速 度 較 快 ， 而 且 在 不 斷 變化。但隨著跑合的進行 ， 實際接觸 面積不斷 增大 ， 磨損速度在達到某一定值后 ， 即轉(zhuǎn)入穩(wěn)定磨損階段。(2) 穩(wěn)定磨損階段這個階段內(nèi) ， 機件以平穩(wěn)而緩 慢的速度 磨損 ， 標(biāo)志著摩擦條件保持恒定不變。這個階段的 長短代 表著機件使用壽命的長短。(3) 劇烈磨損階段經(jīng)過穩(wěn)定磨損階段后 ， 機件的表面遭到破壞 ， 運動副中的間隙增大 ， 引起額外的動載荷 ， 出現(xiàn)噪聲和振動 ， 最終導(dǎo)致

30、失效。這時就必須停機更換零件。2 磨損的類型大體上有兩種分類方法 : 一種是根據(jù)磨損結(jié)果 著重對 磨損 表面 外觀的 描述 ， 如 點蝕磨 損、膠合磨損、擦傷磨損等 ； 另一種則是根據(jù)磨損機理分類 ， 如粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損及腐蝕磨損。下面按后一種分類法對各種磨損的機理及影響因素作簡要介紹。(1) 粘著磨損當(dāng)摩擦表面的不平度峰尖在相互作用的各點處發(fā)生“冷焊” ， 在相對滑動時 ， 材料從一個表后面轉(zhuǎn)移到另一個表面 ， 便形成了粘著磨損。這種被轉(zhuǎn)移的材料 ， 有時也會再附著到原先的表面上去 ， 出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)移 ， 或脫離所粘附的表面而成為游離顆粒。嚴(yán)重的粘著磨損會造成運動副咬死。這

31、種磨損是金屬摩擦副之間最普通的一種磨損形式。影響粘著磨損的因素主要是 : 同類摩擦副材料比異類材料容易粘著 ； 脆性材料比塑性材料的抗粘著能力高 ； 在一定范圍內(nèi) ， 零件的表面粗糙度愈小 ， 抗粘著能力愈強。(2) 磨料磨損從外部進入摩擦面間的游離顆粒 ( 如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒 ) 或硬的不平度峰尖在較軟材料的表面上犁刨出很多溝紋 ， 被移去的材料一部分流動到溝紋的兩旁 ， 一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒。這樣的微切削過程就叫磨料磨損。影響磨料磨損的主要因素 : 材料的硬度越高 ， 耐 磨性越 好 ； 磨粒 平均尺 寸越 大 ， 磨損就 越大 ；磨損量隨磨料硬度的增高而加大。(3) 疲勞磨損當(dāng)作滾動或滾滑運動的高副受到反復(fù)作用的接觸 應(yīng)力 ( 如滾 動軸 承運 轉(zhuǎn)或齒 輪傳 動 ) 時 ， 如果應(yīng)力超過材料的接觸疲勞強度 ， 就會在零件工作表面或表面下一