第三节 机械零件的摩擦、磨损和润滑

绪论第三节机械零件的摩擦、磨损和润滑教材分析本节内容是《机械基础》里绪论中的第三节，通过本节的学习可以强化对机械零件的摩擦和磨损的认识，培养怎样对机械零件进行维护和润滑的能力。《机械基础》是中职学校机械专业的一门综合基础学科。通过本课程的学习，为学习职业岗位技术，形成职业能力打下基础。教学重难点：1、机械中的摩擦2、机械中的磨损3、机械中的润滑教材分析教学目标：1、知识与技能：（1）了解机械中的摩擦、特征及类型（2）了解机械中的磨损、特征及类型（3）了解机械中的润滑、特征、类型及维护2、过程与方法：通过本节的学习，使学生了解机械零件的摩擦、磨损及润滑，知道在实际生产生活中怎样防止机械零件因磨损和摩擦而失效的问题，怎样对机械零件进行润滑和保护。3、情感态度价值观：在学习过程中不断提升学生的人生观和价值观，能用辩证的观点解决生活中遇到的问题。4、教具分析：为了更好地与学生互动，准备了各种示意图，以便让学生对零件的磨损、摩擦和润滑了解的更直观。学情分析职业学校的大部分学生知识底子薄，学习习惯较差，这就要求我们在授课时要照顾全面，讲解应有层次，既要注重基础理论知识又要注重理论联系实际。让学生们把所学的理论知识应用到实际生产生活当中去，来提高同学们的实践能力。教学教法在教学中，要较好的突出重点，突破难点，采用图片导入法引起同学们的兴趣，通过问题探究法、分组讨论法、引导启发法、师生互动、实物模型等方法让学生真正的参与到课堂上去，培养同学们的参与意识，成为课堂的主体，能够积极主动地去学习，同时在教学中采用多媒体课件演示法进一步帮助学生理解所学内容。教学过程导入新课讲授新课小结及教学反馈布置作业导入新课以上这些，都是摩擦现象实际生活中，摩擦处处存在，既有利，又有弊。现列举如下：【有益摩擦】①走路时，鞋与地面之间的摩擦；②手握筷子时的摩擦；③爬树时，人与树之间的摩擦；④手拿油瓶时的摩擦；⑤刹车时，车轮胎与地面间的摩擦；⑥用铅笔写字时，铅笔尖与纸之间的摩擦；⑦用小刀削铅笔时，铅笔与小刀之间的摩擦；⑧用黑板擦擦黑板时，黑板擦与黑板之间的摩擦。【有害摩擦】①机器的运动部件间产生的摩擦；②自行车的轴与轴承间的摩擦，抹点黄油；③人拉笨重的物体时，物体与水平地面间的摩擦；④滑雪时，滑雪板与雪面间的摩擦。⑤门轴吱吱响，‘叫’点油，门锁发卡，点点机油；⑥缝纫机噪声加大，注点机器油，润滑，减少干摩擦、摩损和降噪，⑦手推车推不动打点气、注点油。讲授新课这节课同学们要学习以下知识：1、熟记机械零件摩擦、磨损和润滑的基本概念2、了解机械零件的摩擦类型3、了解机械零件的磨损类型及磨损过程4、了解机械零件的润滑类型一、基本概念1、摩擦摩擦是两相互接触的物体有相对运动或相对运动趋势时，在接触处产生阻力的现象。按用途，摩擦可分为有益摩擦和有害摩擦。2、磨损磨损是摩擦体接触表面的材料在相对运动中由于机械作用，或伴有化学作用而产生的不断损耗的现象。3、润滑润滑是向承载的两摩擦表面之间注入润滑剂，以降低摩擦阻力和减缓磨损的技术措施。它的作用除了能显著提高机械的使用性能和寿命并减少能耗之外，还可以起到冷却、吸振、防锈的作用。1、摩擦副相互摩擦的两个物体称为摩擦副2、摩擦的分类二、机械中的摩擦摩擦内摩擦：物质内部，阻碍分子间相对运动外摩擦物体接触表面阻碍其相对运动按摩擦副的运动状态静摩擦动摩擦按摩擦副的运动形式滑动摩擦滚动摩擦按摩擦副的润滑状态干摩擦边界摩擦液体摩擦混合摩擦（1）干摩擦定义：摩擦面不加润滑剂时的摩擦称为干摩擦。特点：物体表面直接接触，摩擦因数大（f＞0.3），摩擦力大，磨损和发热严重，应尽量避免干摩擦。（2）边界摩擦定义：在摩擦副间施加润滑剂后，使摩擦副的表面吸附一层极薄的润滑剂模，这种摩擦状态称为边界摩擦。特点：润滑剂模强度低，易破裂，引起摩擦副部分表面直接接触而磨损，磨损和摩擦状况比干摩擦要好，f≈0.1-0.3。（3）液体摩擦定义：在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面被一层具有一定压力和厚度的润滑膜完全隔开时的摩擦，称为液体摩擦。特点：摩擦副的表面不直接接触，摩擦因数小（f≈0.001-0.01），是理想的摩擦状态。（4）混合摩擦定义：兼有干摩擦、边界摩擦和液体摩擦中的两种摩擦状态以上的一种摩擦状态，称为混合摩擦。特点：摩擦表面有少量的直接接触，大部分处于液体摩擦，故摩擦和磨损优于边界摩擦，但比液体摩擦差。后三种摩擦状态的实现与载荷、速度、润滑剂的粘度等工作参数相关。三、机械中的磨损1、磨损的类型按磨损的损伤机理和破坏特点，磨损分为四种：（1）粘着磨损由于粘着作用，使两相对运动的表面发生转移所引起的磨损。表现为轻微磨损、涂抹、划伤等破坏形式。（2）磨粒磨损在摩擦过程中，由硬粒或凸起的材料破坏分离出磨屑或形成划伤的磨损。（3）表面疲劳磨损摩擦表面材料的微观体积受循环应力作用，产生重复变形而导致表面疲劳裂纹形成，并分离出微片或颗粒的磨损。它的破坏特点是在摩擦表面上出现“点蚀”。（4）腐蚀磨损在摩擦过程中金属与周围介质发生化学或电化学反应而引起的磨损。它表现为表面腐蚀破坏。2、磨损的过程除了液体摩擦状态外，其余的摩擦状态总要伴随磨损。磨损量可用体积、质量、厚度来衡量。磨损率：单位时间内（或单位行程、每一转、每一次摆动）材料的磨损量。机械零件典型的磨损过程：磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损。磨损曲线见下图。（1）磨合阶段（跑合阶段）：Oa阶段该阶段磨损量较大，经短时间磨合后，摩擦副的表面粗糙度值由大变小，实际接触面积又小变大，磨损率由大变小，为进入稳定磨损阶段创造了条件。因此，磨合是一种有益磨损。（2）稳定磨损阶段：ab阶段经磨合后的摩擦副表面粗糙度值降低，在稳定磨损阶段磨损率趋于稳定和缓和，经历的时间较长，标志着零件的使用寿命。（3）剧烈磨损阶段：bc阶段该阶段磨损率急剧增高，表现为机械效率下降，可能产生异常噪声和振动，摩擦副温度迅速升高，表面发生严重破坏。因此，必须在摩擦副进入该阶段之前及时进行检修。四、机械中的润滑1、减少磨损的先决条件——正确选用摩擦副的材料组合，使摩擦因数小、磨损率低。减少磨损的重要措施——进行有效的润滑，使摩擦副尽可能在液体摩擦或混合摩擦状态下工作。2、润滑的作用润滑是减小摩擦、减少磨损的有效措施之一。润滑的作用：降温、防锈、吸振、清除磨屑或形成密封。3、摩擦副供给润滑油后，随运动参数、动力参数、几何尺寸、工况条件、接触状况、润滑剂性能指标等的不同，将呈现流体润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑和混合润滑四种。（1）流体润滑定义：“面接触”的两摩擦表面被一层有足够厚度、足够压力的连续油膜完全隔开的状态，称为流体润滑。为避免干摩擦，摩擦副实现流体润滑是最佳状态。分类：流体静力润滑和流体动力润滑①流体静力润滑润滑机理：液压泵将润滑油加压，通过补偿元件（节流阀）送入油腔，润滑油再通过封油面（运动面）与另一摩擦面构成的间隙流出，并降至环境压力。这样摩擦面间强迫产生具有一定压力（流体静压力）的油膜，将两表面分开并承受一定的载荷。流体静力润滑的建立仅仅取决于润滑油的压力及结构尺寸。特点：摩擦因素小，承载能力强，但需专门的供油装置，成本高，用于重要的润滑场合。②流体动力润滑润滑机理：移动件AB与静止件CD相互倾斜，形成楔形，两件之间充满润滑油。当AB以速度v自右向左移动时，它将带动润滑油从楔形大口流向小口。由于油的吸附作用，紧贴AB的油层流速接近v，而紧贴CD的油层流速接近于零。若各流动油层的速度分布规律为直线时，由于进口间隙大于出口间隙，则进口流量必大于出口流量；但液体是不可压缩的，因而在楔形间隙内必将产生“拥挤”而形成油压。油压的形成迫使大口的流速减小，小口出油速度增大，从而使流经各截面的流量相等，同时楔形油膜产生的内压将产生承载能力。思考：流体静力润滑与流体动力润滑有何区别？流体静力润滑和流体动力润滑的区别流体静力润滑流体静力润滑是靠油泵将加压后的流体送入两摩擦面间，利用流体静压力（摩擦面间油膜产生的静压力）形成的润滑。因此运动件在从静止状态直至在很大的速度范围内都能承受外力作用，这是流体静力润滑的主要特点。流体动力润滑流体动力润滑是靠摩擦副表面的几何形状和相对运动而产生具有一定压力的油膜，将两摩擦表面完全隔开，由油膜产生的压力来承受载荷F的润滑。主要特点：摩擦力小，磨损小，并可吸冲缓振。（2）弹性流体动力润滑对于“点、线接触”的摩擦副，接触部位面积小，单位压力高，必须考虑流体动力效应、润滑油的压力、粘度特性和接触体弹性变形三者的联合作用，此时的润滑油膜能够将点线接触的高应力摩擦副的表面完全分隔开来，形成弹性流体动力润滑。润滑油膜厚度在10-7——10-6m。（3）边界润滑两接触体的表面并为处处被润滑油膜隔开，存在明显的微凸体接触的状态，称为边界润滑。润滑油膜厚度在5*（10-9——10-8）m。（4）混合润滑混合润滑是介于边界润滑和弹性流体动力润滑之间的状态。润滑油膜厚度在（10-8——10-6）m小结及教学反馈本节知识小结：机械零件的摩擦、磨损和润滑的关系如下：布置作业什么是摩擦副？根据摩擦副的表面润滑状态，摩擦可分为哪几种类型？其中哪种类型是一种理想的摩擦状态？什么是磨损？磨损可以分为哪几种类型？其中哪种类型磨损可以在零件表面产生“点蚀”？典型的磨损过程是什么？哪种磨损过程与零件的使用寿命关系密切？机械中的润滑的作用是什么？可分为哪几类？简述流体静力润滑的润滑机理。教学反思在教学中以学生的探究讨论为主教师讲解为辅，为了实现培养操作技能型人才，在教学中应注重操作能力的培养，注重理论与实际相结合，提高学生分析问题解决实际问题的能力。能用辩证的观点解决生产实际活动中遇到的问题。板书设计第三节机械零件的摩擦、磨损和润滑一、机械中的摩擦1、摩擦的定义2、摩擦的分类3、干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦的定义及特性。二、机械中的磨损1、磨损的定义2、磨损的类型3、各类磨损的定义及特性4、典型的磨损过程三、机械中的润滑1、润滑的定义2、润滑的作用3、润滑的类型4、①流体静力润滑的机理②流体动力润滑的机理