第六章 齿轮固体润滑高分子涂层材料
第六章齿轮固体润滑高分子涂层
一、概述
早在19世纪产业革命期间，诸如石墨、锡，铅等已经作为润滑剂用于低速运转的机器上。在二战期间，固体润滑就作为研究对象提了出来。德国的马克思?普朗克研究所和美国国家航空和宇航局的前身国家航空委员会都曾进行过研究开发，如将二硫化钼用于工业应用的试验，并开发了有机粘结固体润滑膜、二硫化钼润滑脂和聚四氟乙烯润滑剂等。到50年代初，美国制定了二硫化钼的美国军用标准，并将其作为军事机密。1957年，前苏联把固体润滑应用到人造卫星上。随后，二硫化钼溅射膜和离子镀膜相继出现，氟化石墨研制成功。在以后发射的气象卫星、国际通讯卫星、宇宙飞船等航天工程中大量使用着各种各样的固体润滑材料。在新兴的产业部门和新兴的技术领域中都在逐渐应用固体润滑，如以机器人和电子计算机为主的电子机械中，其主要的润滑部分(如齿轮机构、谐和减速器、轴承、滚珠丝杠、链索和链轮等)就是常用固体润滑剂聚四氟乙烯和二硫化钼作润滑剂。
齿轮的润滑是为了防止齿面的磨损、点蚀、胶合，以延长其使用寿命，提高齿轮的传动效率，从而达到提高生产率和节约能源的目的。要分析齿轮传动的润滑，就要了解齿轮传动的特点：齿轮传动是复合运动，除滚动外还有滑动，且滑动方向不断变化；两齿轮的相对曲率半径非常小；接触应力大；载荷变化大；接触点不固定；材料、加工、装配等条件不一样，可见其运动特性非常复杂。二、固体润滑涂层的作用
固体润滑涂层技术是指将固体物质涂或镀于摩擦副界面，作为固体润滑材料或固体润滑剂，对摩擦副界面进行润滑的方法，以降低摩擦或减少磨损。利用固体润滑材料进行润滑的方法称为固体润滑。摩擦副表面实施固体润滑涂层处理可在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原、强辐射、少油或无油润滑的工况下使用，明显降低摩擦因数，提高耐磨性能，既可简化润滑机构，延长使用寿命，同时又提高了设备的可靠性。可作为固体润滑材料的物质有石墨、二硫化钼等层状固态物质、塑料和树脂等高分子材料、陶瓷、软金属及各种化合物等。固体润滑涂层技术由于其自身的优点已应用于军工、航空航天和高科技领域。解
决了一些液体润滑难以解决的问题，现在逐渐推广到汽车、机械工程等领域。
三、固体润滑的作用机理
高分子固体润滑涂层常用于无油或少油润滑、间歇式或短期工作的摩擦副零件，它的固体润滑耐磨机理可以是下述的一项或几项：（1）高分子涂层本身隔离摩擦副表面之间直接接触，而涂层摩擦阻尼较小；（2）高分子涂层在对磨金属表面形成转移膜，隔离摩擦表面间直接接触，降低摩擦阻尼；（3）高分子涂层表面微观多孔状或桔皮状结构淤藏润滑油，与固体润滑剂产生减摩协同效应；（4）高分子涂层易于塑性变形，与对磨表面相适配，增大真实接触面积，缓解应力集中；（5）高分子涂层具有良好的防腐性能和吸震功能，从而避免了腐蚀磨损和冲击磨损的发生。
四、固体润滑涂层组成
高分子树脂基固体润滑涂层是将高分子树脂或分散有固体润滑剂的高分子基体树脂通过特定喷涂工艺将其涂敷于机械传动摩擦构件的表面，以减小摩擦副的摩擦系数与磨损。固体润滑高分子涂层主要由树脂、固体润滑剂和助剂组成。通过树脂粘结的作用将固体润滑剂粘结与运动工件表面。
研究表明，高分子树脂基固体润滑涂层不仅具有较低的摩擦系数和较高的承载能力，而且还可能具有较长的耐磨寿命和较好的防腐性能、耐温性能及动密封性能等。
固体润滑涂层的性能除了与润滑材料种类有关外，粘结剂的性能对涂层的主要使用性能有重要的影响，因此常常以高分子树脂的种类来划分高分子涂层品种。常用的有机树脂包括环氧树脂、聚酰胺（PA）、聚酰亚胺（PI）、醇酸树脂、聚氨酯（PU）、酚醛树脂、有机硅树脂、芳香族杂环聚合物及其它热塑性树脂等。
为了进一步降低高分子树脂基固体润滑涂层的摩擦系数和磨损率，通常采用二硫化钼、石墨、PTFE、金属氧化物、卤化物、硒化物、软金属粉末等固体润滑剂填充在树脂中。而这些固体润滑剂的本身耐磨、抗氧化、以及分散状态等性能也将直接影响到高分子树脂基固体润滑涂层的摩擦学性能。
五、常用固体润滑剂
固体润滑剂是通过涂或镀等方法被引入摩擦界面、以降低摩擦和减少磨损的固体物质。固体润滑的技术关键在于用适当的方法将固体润滑剂粘着在摩擦表面
上形成固体润滑膜，摩擦时固体润滑剂存在于摩擦界面上，同时在摩擦副的摩擦表面之间转移，形成转移膜，隔离了摩擦副的摩擦表面之间直接接触，使摩擦发生在固体润滑剂内部，从而达到减摩耐磨目的。固体润滑剂在摩擦界面上停留时间越长，其固体润滑效果越好。固体润滑突破了液体润滑的极限，能在超高温、超低温、超真空、超高速和强辐射等恶劣条件下工作，已在航空、航天、化工、冶金、电子、食品、医药等机械领域以及火车、汽车上得到了广泛的应用。
常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼（MoS2）以及聚四氟乙烯（PTFE）等。石墨、MoS2具有层状结构的物质，剪切强度低，容易粘附于基材表面，四氟乙烯具有低的摩擦系数，容易在摩擦对偶表面形成转移膜，从而起到减摩耐磨作用。除了以主要成分单独使用外，还可以与其他材料制成复合材料使用。
图1.1 二硫化钼润滑机理示意图
六、高分子树脂基体
高分子润滑材料根据其温度特性分为热塑性和热固性两大类。在不同使用场合，由于其物理机械性能的某些不足，通常在其中加入起增强作用的填料和固体润滑剂制成复合材料后使用。热塑性高分子润滑材料由长链状高分子构成，有结晶型和非晶型两种。这种材料受热后软化熔融，冷却后再恢复，可以反复多次而化学结构基本不变；常见的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS 树脂、聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃)、聚先胺(尼龙)、聚甲醛，聚碳酸脂、氯化聚醚、聚对本二甲酸乙二醇脂(线型聚酯)、氟塑料、聚苯醚、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚。轴承等材料所用多为熔点比较固定的结晶型高分子材料，如聚乙烯、尼龙、聚缩醛、聚四氟乙烯和聚酰亚胺。热固性的高分子材料包括酚醛树脂和环氧树脂等具有三维网络结构但又不显结晶性的物质。在固体润滑膜中，这些树脂与其说用其润滑性，不如说作为粘结剂而发挥其作用更为合适，热固性高分子材料
可以在常温或受热后起化学反应，固化成形，再加热时不可逆；常用的有：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚邻(间)苯二甲酸二丙烯酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂。
与其他固体润滑剂相比较，高分子材料作为滑动部件具有以下优点：①韧性好，能有效地吸收振动，无噪音，不损伤对偶材料；②化学稳定性好，摩擦磨损对气氛的依赖性小，在水中或海中也能使用；③低温性能好，即使在液氨，液氢的超低温条件下仍能发挥其润滑作用，在真空中同样可以应用；④高分子材料最引人注目的优点是其与润滑油的共存性，他具有很强的耐油性，诸如酚醛树脂和聚缩醛等都适应作含油轴承使用，而其他许多承受高负荷的固体润滑膜却不行；⑤电绝缘性优良。其缺点为：机械强度低，承载能力差；不宜再高温下使用；有吸湿性，时效变化明显；轴承的间隙大，因而配合精度低。
6.1环氧树脂基固体润滑涂层
6.1.1 环氧树脂结构
由两个碳原子与一个氧原子形成的环称为环氧环或环氧基。环氧树脂是一个分子中含有两个以上环氧基，并在适当的化学试剂存在下能形成三维交联网络状固化物的化合物总称。环氧树脂种类很多，环氧树脂耐磨涂层中常用的最基本组分是缩水甘油醚类中的双酚A二缩水甘油醚。该型环氧树脂具有粘合性强，收缩性小，稳定性好机械强度高的优点，但也存在抗冲击性能差，不耐高温，高温时机械强度下降等缺点。双酚A二缩水甘油醚的化学结构式如下所示。
H2C
O H
C
H2
C O
CH3
CH3
O
H2
C
H
C
H2
C O
C
CH3
CH3
O
n
CH2
H
C
O
CH2
环氧耐磨涂层的形成，是依靠环氧树脂和环氧化物分子结构中的活性基团环氧基与固化剂分子结构中的氨基-NH2或-NH-起化学反应，生成体形网状结构的产物，把耐磨涂料中的润滑剂、增强材料等网络固定下来。因此，环氧耐磨涂层的形成过程即是环氧树脂与环氧化物的固化反应过程，也即环氧基上的氧原子与
固化剂氨基上的活泼氢原子相结合生成羟基-OH，从而使环氧基开环，固化剂连接到环氧树脂分子链上，生成大分子结构固化物的化学反应过程。
6.1.2环氧树脂耐磨涂层的应用
环氧树脂基耐磨涂层具有以下优点：（1）工艺简单方便容易掌握；（2）使用范围性好，工艺性好；（3）涂层材料摩擦系数低；（4）抗擦伤能力强。以下为其在工业生产中的实际应用。
采用二硫化钼、石墨和氧化铁等无机固体润滑材料作为减摩材料，制备出灰黑色的环氧树脂固体润滑涂层，涂敷机床导轨，成功地解决了大型机床导轨的修复。经过三年来的使用证明，应用耐磨涂层材料涂敷机床导轨，改变了过去传统的机械加工方法，大大简化了机床导轨加工工艺，缩短了设备停修台时，改进了导轨机械性能（HNT的摩擦系数低，耐磨性能好，抗压强度高，重载低速可以减少爬行），提高了导轨配合精度，减少了大型设备的加工负荷。
6.2聚酰胺耐磨涂层
PA具有优异的耐磨性能，尤其是在尘土、泥砂的恶劣环境中，其耐磨性能优于一般工程塑料。由于PA涂层导热系数较小，而热膨胀系数较大，同时干摩擦时摩擦系数也较大，因此常用于少油润滑和有冷却装置的场合。
由于PA的熔点较高，耐溶剂性能较好，火焰喷涂或热喷涂是PA膜常用的制备方法。李亚东等采用火焰喷涂法制备了PA12涂层，利用电子拉力机、摩擦磨损试验机、红外光谱仪和示差扫描量热仪等对涂层的结构与性能进行了研究。结果表明：火焰喷涂法适宜制备PA12耐磨、防腐涂层；红外光谱分析表明PA12在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应；涂层拉伸强度为60.35MPa；干摩擦磨损试验表明PA12涂层具有优良的耐磨性能。黄志等[128]研究了PA分别改性有机硅基和环氧基复合涂料性能的影响。当基体树脂的含量为20~30wt.%时，复合涂料涂层的性能最好；增强体是影响复合涂料涂层性能的主要因素；形成单一均匀、连续的结构是最好的组织结构；有机硅基复合涂料涂层有优异的耐酸性能；而环氧基复合涂层有优异的耐酸性能和较好的耐碱性能。徐海燕等[129]利用热喷涂技术在45#钢上制备了二硫化钼/PA复合涂层，考察了不同填料含量复合涂层的摩擦磨损性能，采用SEM分析涂层及对偶磨损表面形貌，并探讨了填料对复合涂层摩擦磨损性能的影响机制。结果表明：填料含量大于3%时，虽然摩擦因数较小，
但磨损率很大，且大于纯PA涂层的磨损率；当填料含量小于3%时，涂层摩擦学性能有所提高。
添加PTFE也可以改善PA涂层的耐磨性，但PTFE分散性较差，用三乙撑二胺或苄叉丙酮作分散剂可取得满意效果。填充纳米SiO2和炭黑明显影响PA11耐磨性能，填充体积分数为15%的疏水性纳米SiO2和炭黑的PA11涂层与纯PA11涂层相比，耐磨性提高67%[130，131]。
6.3聚酰亚胺耐磨涂层
PI的结构随着合成时两种单体（二胺和二酸）不同而改变[132-135]。PI涂层具有突出的耐高温性能，在315℃下的金属表面仍较稳定，而且摩擦磨损性能优异。一般而言，含有柔性醚键的PI具有摩擦系数低和耐磨损性能，但醚键又使PI玻璃化温度（Tg）降低，导致耐温性下降，塑性变形增大，从而磨损率增加。因此，对于PI涂层摩擦学性能来说，并非PI的链段越柔顺越好。
常用于PI固体润滑耐磨涂层的填料有石墨、MoS2、氟化石墨、PTFE等，其中石墨在高真空无水分子吸附的环境中不具有固体润滑效果；MoS2填充与PI 相容性不好，不利于低摩擦阻尼剪切层的形成；PTFE填充可导致PI涂层承载能力的降低；氟化石墨填充可促使低摩擦阻尼剪切层的形成；固体粉末填充剂一般使PI涂层的承载能力降低，对降低摩擦系数和磨损量不利。有人以PI作为基体树脂，以PTFE微细粉末作为固体润滑剂，改性有机硅作分散剂，制得适用于室温到250℃中低负荷干摩擦零件的长寿命润滑涂层。许晓璐等。在PI中加入不同质量比例的MoS2作为固体润滑剂制备复合润滑膜。考察不同MoS2含量复合膜的机械性能和摩擦性能，研究复合膜表面Mo元素分布。结果显示加入量为30wt.%的MoS2在复合膜表面富集，且分布较为均匀，在此配比下的复合膜能够在保证机械性能的基础上有效降低摩擦系数，而且随载荷的增加，摩擦系数仍然保持稳定。
6.4其它高分子树脂基耐磨涂层
其它类型的用于耐磨涂层的高分子树脂包括PTFE、甲基丙烯酸甲酯、聚芳醚酮、聚醚砜以及硅树脂等。
徐僖等研究了以热氧化聚乙烯为基础的高分子固体润滑膜（CKD-31干膜）的摩擦磨损性能。用MHK-500型环-块磨损试验机考察了这种膜的厚度、滑动速
度、摩擦时间、作用载荷对其摩擦磨损性能的影响，应用试验证明涂覆该种涂层的运动枪支能够大大提高射击精度。日本重机公司将粉末状RBC（Rice Bran Ceramics）混合悬浮在丙烯硅液态树脂中得到的悬浮液作为固体润滑剂使用。其中平均粒径在5μm以下RBC的混合率22~74wt.%。在由金属和各种树脂组成的滑动部件的滑动面涂覆后具有耐磨耗性和滑动性优异的特性。
聚芳醚酮和聚芳醚砜可用于重载条件下和润滑油、脂环境中摩擦副的润滑。MoS2、石墨为润滑剂，以偏硼酸钡作为防锈添加剂，制成干膜润滑剂，在高PV 值下特别是在重载低速的条件下具有良好的耐磨性能和一定的减摩抗腐能力[143]。周媛[144]采用甲基丙烯酸甲酯均聚物为成膜物，以二硫化钼（MoS
）、丁腈
2
橡胶/ABS树脂为固体润滑剂和增韧弹性体，加入其他助剂，获得一种新型的减阻耐磨涂料，并对其磨损机理进行了初步的探讨。该涂料可用于综合液力系统传动轴的表面，解决了极端条件下机械的润滑和耐磨问题。
七、固体润滑高分子涂层的发展
固体润滑涂层未来发展方向：
一、超细纳米固体润滑剂的应用。
二、固体润滑剂在高分子树脂的分散性研究。
设备润滑基础知识考试试题及答案
4 5 设备润滑基础知识考试试题 、填空题（共50分，每空1 分） 1、摩擦是指相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象。 2、磨损的后果是降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。 3、点蚀过程：产生初始疲劳裂纹7扩展7微粒脱落，形成点蚀坑。 4、润滑油的特性有：粘度、润滑性、极压性、闪点、凝点、氧化稳定性等。 5、在润滑剂中加入添加剂为了改善润滑剂品质和性能，其作用是提高油性、极压性、 延长使用寿命、改善性能。 4 6、润滑油常用的润滑方法有人工润滑、 滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、 7、设备润滑规定中的"五定”是指：定人、定点、定质、定时、定量。 9、滤网应符合下述规定：透平油、冷冻机油、压缩机油、机械油一级过滤为 级过滤8^ 目，三级过滤为100目，汽缸油、齿轮油一级过滤为 40目，二级过滤为 60目, 三级过滤为80目。6 10、常用阀的丝杆与螺母之间，要定期润滑，不常用阀门的丝杆与螺母之间，应用润滑 油脂封死。2 11、写出下列换热管及其在管板上的排列名称分别为: 12、钢在冶炼时按脱氧程度可分为：（沸腾钢）、（镇静钢）、（半镇静钢）、（特殊镇静 钢）。 13、单级离心泵消除轴向力的方法有（叶轮上开平衡孔） （采用双吸叶轮）。平衡多级离心泵轴向力常用的方法有（叶轮对称布置） 喷油润滑等。 8、循环润滑油箱油位应保持在油箱的 2/3以上。1 60 目，二 （b ）转角正三角形（C ）正方形（d ）转角正方形 、（平衡管）、安装平衡叶片和 、（采用平衡盘）。
14、碳素结构钢Q235AF牌号表示中Q表示（屈服强度）、235表示（屈服强度值为235MPa）、 4 5
齿轮基础知识
齿轮综合知识 直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸代号 1、齿顶圆--齿轮齿顶所在的圆。其直径（或半径）用da（或ra ）表示。 2、齿根圆--齿轮齿槽底所在的圆。其直径（或半径）用df（或rf）表示。 3、分度圆--用来分度（分齿）的圆，该圆位于齿厚和槽宽相等的地方。其直径（或半径）用d（或r表示）。 4、齿顶高--齿顶圆与分度圆之间的径向距离，用ha表示。 5、齿根高--齿根圆与分度圆之间的径向距离，用hf表示。 6、全齿高--齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示。显然有： h = ha + hf 7、齿厚--一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用s表示。 8、槽宽--一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用e表示。 9、齿距--相邻两齿的同侧齿廓之间的分度圆弧长，用p表示。显然有： p = s + e 10、齿宽--齿轮轮齿的宽度（沿齿轮轴线方向度量），用b表示。 直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸关系 齿数z 一个齿轮的轮齿总数。 模数m 以z表示齿轮的齿数，那么齿轮的分度圆周长=πd = z p。因此分度圆直径为：d=(p/p)?z, 式中：p/p称为齿轮的模数，用m表示，即 要使两个齿轮能啮合，它们的齿距必须相等。因此互相啮合的两齿轮的模数m必须相等。从d = mz中可见，模数m越大，轮齿就越大；模数m越小，轮齿就越小。 模数m是设计、制造齿轮时的重要参数。不同模数的齿轮，要用不同模数的刀具来加工制造。为了便于设计和减少加工齿轮的刀具数量，GBI357一78对齿轮的模数m已系列化，如下表所示。 在选用模数时，应优先采用第一系列的模数，其次是第二系列，括号内的尽可能不用。 压力角a (啮合角、齿形角）在节点P处，两齿廓曲线的公法线与两节圆的公切线所夹的锐角称啮合角，也称压力角。我国采用的压力角a一般为20°，加工齿轮的原始基本齿条的法向压力角称齿形角。因此，压力角a=啮合角=齿形角。 当标准直齿圆柱齿轮的模数m确定后，按照与m的比例关系可算出轮齿的各基本尺寸。 1 齿轮传动机构的特点及分类 齿轮传动机构的特点： a. 齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。 b. 齿轮传动主要优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。 c. 齿轮机构主要缺点：制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场合。 齿轮传动机构的分类 按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构①
直齿锥齿轮传动计算例题
例题10-3试设计一减速器中的直齿锥齿轮传动。已知输入功率P=10kw，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。 [解]1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为20°。 （2）齿轮精度和材料与例题10-1同。 （3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.224=76.8，取z2=77。 2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）由式（10-29）试算小齿轮分度圆直径，即 1) =1.3 计算小齿轮传递的转矩。 9.948 选取齿宽系数=0.3。 查得区域系数 查得材料的弹性影响系数。 [] 由图 由式（ ， 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即
2）试算小齿轮分度圆直径 (2) 1 3.630m/s ②当量齿轮的齿宽系数 0.342.832mm 2) ①由表查得使用系数 ②根据级精度（降低了一级精度） ④由表 由此，得到实际载荷系数 3)由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为 及相应的齿轮模数 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）由式（10-27）试算模数，即
1）确定公式中的各参数值。 ①试选 ②计算 由分锥角 由图 由图 由图查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 由图取弯曲疲劳寿命系数 ，由式（10-14）得 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 2)试算模数。 =1.840mm
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展
聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.wendangku.net/doc/6c8450567.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状
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润滑基础知识 一、设备在运转时是怎样发生磨损的？ 答：相对运动中的两物体接触表面材料的逐渐丧失或转移，即形成磨损。是伴随摩擦而产生的现象，是摩擦的结果。一个机体的磨损过程大致可分为：（1）跑合磨损阶段（2）稳定磨损阶段（3）剧烈磨损阶段。产生磨损的方式有以下几种：1、粘着磨损：当摩擦表面的微凸体在相互作用的各点处发生“冷焊”后，在相对滑动时，材料从一个表面转移到另一个表面。2、磨料磨损：硬的颗粒或硬的突起物，引起摩擦面材料脱落。3、疲劳磨损：摩擦面受周期性载荷的作用，使表面材料疲劳而引起材料微颗粒脱落。4、冲蚀磨损：当一束含有硬质微颗粒的流体冲击到固体表面上时就会造成冲蚀磨损。5、腐蚀磨损：摩擦表面受到空气中的酸或润滑油、燃油中残存的少量无机酸及水份的化学作用或电化学作用。 二、设备在运转时，是怎样润滑的？ 答：摩擦表面间，由于润滑油的存在而大大改变了摩擦的特性。润滑油能在金属摩擦表面形成油膜，这种油膜能将两金属摩擦表面不断隔开，使其摩擦表面发生的粘着磨损、磨料磨损变得很小，同时润滑油还能起均化载荷作用，能降低两金属摩擦表面的疲劳磨损。具体润滑机理可分为： （一）边界润滑：当两个受润滑油润滑的表面在重载作用下靠的非常紧（两表面间可能只有一微米，甚至只有一两个分子那样厚的油膜存在，以致有相当多的摩擦表面微凸体发生接触），而润滑油的体积性质（即粘度）还不能起作用时，其摩擦特性便主要取决于润滑油和金属表面的化学性质。这种能保护金属不致粘着的薄膜，叫边界膜。其形成原理如下：1、物理吸附作用：当润滑油与金属接触时，润滑油就在两者的分子吸力的作用下紧贴到金属表面上，形成物理吸附膜。 2、化学吸附作用：当润滑油分子受化学键力的作用而贴附到金属表面上时，就形成化学吸附膜。 3、化学反应：当润滑油分子中含有以原子形式存在的硫、氯、磷时，在较高的温度（通常在150℃～200℃）下这些元素能与金属起化学反应，形成硫、氯、磷的化合物。前两种边界膜的润滑性能叫润滑油的油性，后一种则叫极压性。 （二）混合润滑：随着摩擦面间油膜厚度的增大，表面微凸体直接接触的数量在
齿轮齿条传动机构设计规划介绍
齿轮齿条传动机构的设计和计算 1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定 由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即 ,/5003s mm V =又()160 d 3 33n V π= ，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可 得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得m in /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 2 1 1212=== n n z z 得80m in,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定 齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+?=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+?=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径 mm mz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=?===?===ββ 齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===?===αα 法向齿厚为 mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=??? ? ????+=??? ??+===παπ
高分子材料常见知识简答
简单题： 1.超高分子量聚乙烯的性能特点，加工特点？ 答：超高分子量聚乙烯为线型结构，其具有极佳的耐磨性，突出额高模量，高韧性，优良的自润滑性以及耐环境应力开裂性，摩擦系数低，同时还具有优异的化学稳定性和抗疲劳性。由于其相对分子质量极高，因而它的熔体粘度就极大，熔体流动性能非常差，几乎不流动，所以其不宜采用注射成型，宜采用粉末压制烧结。其与中相对分子质量聚乙烯、低相对分子质量聚乙烯、液晶材料或助剂共混后，具有了流动性。 2.硅烷交联两步法（水解、接枝） 两步法的原理是首先将乙烯基硅烷在熔融状态下接枝到聚乙烯分子上，在接枝过程中通常采用有机过氧化物作为引发剂。过氧化物受热分解产生的自由基能夺取聚乙烯分子链上的氢原子，所产生的聚乙烯大分子链自由基就能与硅烷分子中的双键发生接枝反应。接枝后的硅烷可通过热水或水蒸气水解而交联成网状的结构。 3.论述聚丙烯结构与性能特点，加工特性？ 聚丙烯具有优良的抗弯曲疲劳性，强度、刚度、硬度比较高，具有优异的电绝缘性能，主要用于电信电缆的绝缘和电气外壳，具有良好的耐热性，在室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中发生溶胀。耐候性差，易燃烧。 加工性能：
①其吸水率低，因此成型加工前不需要对粒料进行干燥处理。 ②聚丙烯的熔体接近于非牛顿流体，粘度对剪切速率和温度都比较敏感，提高压力或增加温度可以改善其熔体流动性。 ③聚丙烯是结晶类聚合物，所以成型收缩率比较大，且具有较明显的后收缩性。 ④聚丙烯受热时容易氧化降解，在高温下对氧特别敏感，为防止其在加工过程中发生热降解，一般在树脂合成时即加入抗氧剂。 ⑤聚丙烯一次成型性优良，几乎所有的成型加工方法都可适用，其中最常采用的是注射成型和挤出成型。 4.简述聚1-丁烯与其它聚烯烃相比，聚1-丁烯的特点？ 1、具有刚性 2、较高的拉伸强度 3、好的耐热性 4、良好的化学腐蚀性以及抗应力开裂性，在油、洗涤剂和其它溶剂中，不会像高密度聚乙烯等其它聚烯烃一样产生脆化，只有在98%浓硫酸，发烟硝酸，液体溴等强度氧化剂的作用下，才会产生应力开裂。 5、优良的抗蠕变性，反复绕缠而不断，即使在提高温度时，也具有特别好的抗蠕变性 6、具有超高相对质量聚乙烯相媲美的非常好的耐磨性 7、可容纳大量的填料，在90-100℃下可长期使用。 5.论述聚氯乙烯结构与性质的关系？
齿轮及其润滑基本知识
齿轮及其润滑基本知识 一、齿轮的功用及类型 齿轮的传动是机械装备的重要组成部分，具有传递动力、变速换向功用。 齿轮的类型：按齿轮传动轴线的相互位置可分为三类——平行轴线传动、相交轴线传动和交错轴线传动。 平行轴线传动的齿轮有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮。 相交轴线传动齿轮有直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮。 交错轴线传动齿轮有双曲线齿轮、蜗轮传动齿轮、螺旋齿圆柱齿轮。 二、齿轮的工作特点 不同类型的齿轮有着不同的工作特性，如：正齿轮传动时，齿面接触线是一条与轴线平行的直线，其轮齿的啮合是沿整个齿宽同时接触，或同时分开，所以容易引起冲击和噪音。为了克服这种缺点，产生了斜齿、螺旋齿、曲齿、圆锥曲齿、双曲线齿等传动以达到传动平稳、减少冲击和噪音等目的。同时这些齿轮在啮合区内，接触线的总长要比直齿轮长，且在同一时间内，有几个齿同时啮合，啮合的部分比直齿多，从而使齿面上的比压降低，提高了齿轮传动的承载能力，增长了使用寿命。 （三）齿轮的工作条件 随着现代工业的高速发展，特种、重型、高速、强载设备的出现，齿轮的传动条件越加苛刻，特别是汽车工业、航空工业等表现突出，其他一般工业齿轮装置的减速箱、传动箱工作条件较为缓和。总之齿轮在不同运转工作条件下，齿轮的齿面啮合压力、齿轮的圆周速度以及在工作时油的温度等有较大的差异，其齿面啮合承载的压力为0.8～4Gpa，齿轮的圆周速度为5～100m/s，其工作运转时的油温在40～200℃之间。 三、齿轮的损坏状况 （一）齿轮损坏的形式 齿轮损坏的形式可分为四种类型：黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、和腐蚀磨损。以上四种类型的磨损表现在不同的工作条件下（扭矩及速度等） （二）损坏的主要原因 当摩擦副在运转过程中，其一是润滑油因粘度小，速度太低，负荷太大，不能建立油膜；其二是圆周速度过大，负荷过重，产生滑动滚动、润滑油的质量等级差，粘度不合适、缺油等造成的不同程度黏着磨损；其三是润滑系统内混进外部的尘埃等微粒以及内部磨屑、胶质等杂质造成微粒磨损；其四
设备润滑基础知识考试试题及答案
设备润滑基础知识考试试题 姓名：得分： 一、填空题（共50分，每空1分） 1、摩擦是指相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象。2 2、磨损的后果是降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。2 3、点蚀过程：产生初始疲劳裂纹→扩展→微粒脱落，形成点蚀坑。3 4、润滑油的特性有：粘度、润滑性、极压性、闪点、凝点、氧化稳定性等。4 5、在润滑剂中加入添加剂为了改善润滑剂品质和性能，其作用是提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能。4 6、润滑油常用的润滑方法有人工润滑、滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑等。4 7、设备润滑规定中的“五定”是指：定人、定点、定质、定时、定量。5 8、循环润滑油箱油位应保持在油箱的2/3以上。1 9、滤网应符合下述规定：透平油、冷冻机油、压缩机油、机械油一级过滤为60目，二级过滤80目，三级过滤为100目，汽缸油、齿轮油一级过滤为40目，二级过滤为60目，三级过滤为80目。6 10、常用阀的丝杆与螺母之间，要定期润滑，不常用阀门的丝杆与螺母之间，应用润滑油脂封死。2 11、写出下列换热管及其在管板上的排列名称分别为：4 （a）正三角形（b）转角正三角形（c）正方形（d）转角正方形 12、钢在冶炼时按脱氧程度可分为：（沸腾钢）、（镇静钢）、（半镇静钢）、（特殊镇静钢）。4 13、单级离心泵消除轴向力的方法有（叶轮上开平衡孔）、（平衡管）、安装平衡叶片和（采用双吸叶轮）。平衡多级离心泵轴向力常用的方法有（叶轮对称布置）、（采用平衡盘）。5 14、碳素结构钢Q235AF牌号表示中Q表示（屈服强度）、235表示（屈服强度值为
235MPa）、A表示（质量等级）、F表示（沸腾钢）。4 15、滚动轴承的润滑有（脂润滑）、（油润滑）和固体润滑三种形式。2 二、不定项选择题（共20分每题2分） 1、下列关于磨损过程说法正确的是（A、B、C）。 A、磨合阶段：包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两 个过程。 B、稳定磨损阶段：零件在平稳而缓慢的速度下磨损。 C、剧烈磨损阶段：零件即将进入报废阶段。 D、设备的使用寿命是磨合阶段+稳定磨损阶段+剧烈磨损阶段 2、下列关于粘度的说法正确的是（ C ） A、粘度是重要指标，粘度值越高，油越稀，反之越稠。 B、粘度可分为：动力粘度、运动粘度、温度粘度。 C、几种润滑油的粘度大小为：L-AN100>L-AN68>L-AN46。 D、粘度的大小值与温度无关。 3、润滑油的选用原则是（ A、B ）。 A、载荷大、温度高的润滑部件，宜选用粘度大的油。 B、载荷小、转速高的润滑部件，宜选用粘度小的油。 C、润滑部件的润滑只要有润滑油就行，选什么油无关紧要。 D、润滑油选用是越清澈越好。 4、衡量油易燃性的指标是（ C ）。 A、极压性 B、润滑性 C、闪点 D、氧化稳定性 5、衡量润滑油在低温下工作重要指标是（ D ）。 A、极压性 B、润滑性 C、闪点 D、凝点 6、下列润滑脂的种类中广泛用于工程上的是（ A ）。 A、钙基润滑脂 B、钠基润滑脂 C、锂基润滑脂 D、铝基润滑脂 7、下列润滑脂的种类中使用温度最广的是（ C ）。 A、钙基润滑脂 B、钠基润滑脂 C、锂基润滑脂 D、铝基润滑脂 8、磨煤机磨辊轴承所用润滑油及用量是（ D ）。 A、N320硫磷型极压齿轮油；29L B、Mobil SHC634工业齿轮油；29L
齿轮油基础知识
齿轮油 齿轮油是以石油润滑油基础油或合成润滑油为主，加入极压抗磨剂和油性剂调制而成的一种重要的润滑油。用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率。以石油润滑油基础油或合成润滑油为主，加入极压抗磨剂和油性剂调制而成的一种重要的润滑油。用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率，减少功率损失。 齿轮油应具有良好的抗磨、耐负荷性能和合适的粘度。此外，还应具有良好的热氧化安定性、抗泡性、水分离性能和防锈性能。由于齿轮负荷一般都在490兆帕（MPa)以上，而双曲线齿面负荷更高达2942MPa，为防止油膜破裂造成齿面磨损和擦伤，在齿轮油中常加入极压抗磨剂，普遍采用硫- 磷或硫-磷-氮型添加剂。齿轮油的用量约占润滑油总量的6％～8％。 性能 齿轮油一般要求具备以下6条基本性能： 1、合适的粘度及良好的粘温性,粘度是齿轮油最基本的性能。粘度大，形成的润滑油膜较厚，抗负载能力相对较大。 2、足够的极压抗磨性 极压抗磨性是齿轮油最重要的性质、最主要的特点。 是赖以防止运动中齿面磨损、擦伤、胶合的性能。 抗磨、耐负荷性能由于齿轮负荷一般都在490MPa以上，而双曲线齿面负荷更高达2942MPa,为防止油膜破裂造成齿面磨损和擦伤，在齿轮油中一般都加入极压抗磨剂，以前常用硫-氯型、硫-磷-氯型、硫-氯-磷-锌型、硫-铅型和硫-磷-铅型添加剂。目前普遍采用硫-磷或硫-磷-氮型添加剂。 3、良好的抗乳化性 齿轮油遇水发生乳化变质会严重影响润滑油膜形成而引起擦伤、磨损。 4、良好的氧化安定性和热安定性 良好的热氧化安定性保证油品的使用寿命。 5、良好的抗泡性 生成的泡沫不能很快消失将影响齿轮啮合处油膜形成，夹带泡沫使实际工作油量减少，影响散热。 6、良好的防锈防腐蚀性 腐蚀和锈蚀不仅破坏齿轮的几何学特点和润滑状态，腐蚀与锈蚀产物会进一步引起齿轮油变质，产生恶性循环。
机械基础-案例07 闭式斜齿圆柱齿轮传动
闭式斜齿圆柱齿轮传动 设计一闭式斜齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P 1=20kW ，小齿轮转速 n 1=1000r/min ，传动比i=3，每天工作16h ，使用寿命5年，每年工作300天，齿轮对称布置，轴的刚性较大，电机带动，中等冲击，传动尺寸无严格限制。 解：设计步骤见表 1．选定材料、热处理方式、精度等级、齿数等 小轮：40Cr 调质 HB 1=241～286，取260HBW ； 大轮：45调质 HB 2=197～255，取230HBW ； 7级精度 取z 1=27，则大轮齿数z 2=i z 1=3×27=81， 对该两级减速器，取z=1。 初选螺旋角 =14° 2．确定许用弯曲应力 δHlim1=710MPa ，δHlim2=580MPa ， δFlim1=600MPa ，δFlim2=450MPa ， 安全系数取S Hlim =1.1 S Flim =1.25 N 1=60×1000×5×300×16=14.4×108 N 2= N 1/i=14.4×108/3=4.8×108 得：Z N1=0.975 Z N2=1.043 Y N1=0.884 Y N2=0.903 MPa S Z H N H H 3 .6291.1975.0710][min 1 1lim 1=?== σσ MPa S Z H N H H 550 1 .1043 .1580][min 2 2lim 2=?= = σσ MPa S Y Y F X N F F 32 .42425.11884.0600][min 1 11lim 1=??== σσ MPa S Y Y F X N F F 08 .32525 .11 903.0600][min 2 22lim 2=??= = σσ
齿轮齿条传动机构设计说明
齿轮齿条传动机构 设计说明
齿轮齿条传动机构的设计和计算 1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定 由齿条的传动速度为500mm/s,能够得到齿轮3的速度为500m/s,即 ,/5003s mm V =又()160 d 3 33n V π= ，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可 得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得m in /r 147n 32==n ，取 4i 12=则由4i 2 1 1212=== n n z z 得80m in,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定 齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+?=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+?=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径 mm mz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=?===?===ββ 齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===?===αα 法向齿厚为 mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=??? ? ????+=??? ??+===παπ
常用高分子材料汇总
常用高分子材料汇总
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常用高分子材料总结 塑料：1、热固性塑料 2、热塑性塑料：①通用塑料（五大通用塑料） ②工程塑料（通用工程塑料特种工程塑料） 工程塑料具有更高的力学强度，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有较高的尺寸稳定性， 五大通用工程塑料为：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚。 分 类 名称概述性能特点加工性能主要应用 酚醛树脂（PF）酚类和醛类缩聚而 成的合成树脂的总 称。最常用的是苯 酚和甲醛 力学强度高；性能稳定；坚硬耐磨； 耐热、阻燃、耐腐蚀；电绝缘性良好； 尺寸稳定性好；价格低廉；色深，难 于着色 本身很脆，成型时需排气，须加入纤 维或粉末状填料。有层压和模压 电绝缘材料（俗称电 木）、家具零件、日用品、 工艺品、耐酸用的石棉 酚醛塑料 3
热固性塑不饱和聚酯 （UP） 由二元酸(或酸酐) 与二元醇经缩聚而 制得的不饱和线型 热固性树脂 力学强度高，强度接近钢材，可用作 结构材料，可在常温常压下固化 在不饱和聚酯中加入苯乙烯等活性 单体作为交联剂（影响其性能），并 加入引发剂和促进剂，可以在低温或 室温下交联固化形成。 主要用途是玻璃纤维增 强制成玻璃钢，大型化 工设备及管道，飞机零 部件，汽车外壳小型船 艇，透明瓦楞板，卫生 盥洗器皿、 氨 基 塑 料 脲甲醛 树脂UF 氨基模塑料俗称电 玉粉，是由氨基树 脂为基质添加其他 填充剂、脱模剂、 固化剂、颜料等， 经过一定塑化工艺 制成 （UF）坚硬耐刮伤、有较好的耐电 弧性和一定的机械强度，有自熄性、 无臭、无味、耐热性、耐水性比酚醛 塑料稍差，外观美丽鲜艳，耐霉菌， 制造电器开关、插座、照明器具 （MF）的吸水性比脲醛树脂要低， 而且耐沸水煮，耐热性也优于脲醛塑 料一般可在150-200℃范围内使用， 并有抗果汁、洒类饮料的沾污，密胺 餐具而出名 （UMF）制品具有优良 的耐电弧性能和很高的 机械强度，以及良好的 电绝缘性和耐热性；耐 电弧防爆电器设备配 件，要求高强度的电器 开关和电动工具的绝缘三聚氰 胺甲醛 树脂MF 脲三聚 氰胺甲 4
齿轮油基础知识
齿轮油基础知识（中级经验可阅读） 车辆齿轮油(中级版) 1. 概述 车辆齿轮油是润滑油重要产品，主要用于各种汽车手动变速器和驱动桥中。自1925年Gleason Works 开发了第一个双曲线齿轮驱动桥以来，在短短几年间，几乎全部的美国制造商都推广使用。接着，在欧洲也逐步得到应用。为了满足双曲线齿轮驱动桥的润滑要求。开发了极压车辆齿轮油，这种早期的齿轮油为S-Pb型或S-P-Cl型。二次世界大战以后，为了制得具有高速冲击性能和高扭矩性能的多效齿轮油，引入了S-P-Cl型复合剂。以后由于卡车载重和功率的提高，加上轴偏置增大，复合剂在原来的S-P-Cl基础上又引入了二烷基二硫代磷酸锌，大大提高了极压性能。进入60年代，由于汽车工业不断追求高速度，大马力，需要热氧化安定性更高的润滑油，研制出第一代S-P型双曲线齿轮油，并逐渐在全世界得到普及。 硫磷型车辆齿轮油经过40年的使用，经久不衰，其主要是围绕着含磷添加剂和添加剂复配技术的发展。第二代、第三代硫磷型齿轮油具有好的热稳定性和水解稳定性，解决了含磷剂消耗快的问题，并可作为车辆、工业齿轮通用油。 1.1国外车辆齿轮油情况 代表着发达国家的欧洲，每年需要车辆齿轮油30万吨，其中75%为GL-5车辆齿轮油，其余为GL-4齿轮油。见表1： 由于欧洲市场上对齿轮油的质量要求不断提高，添加剂用量增加，换油期延长，使销售量增长很小。出现了全寿命油，要求汽车齿轮油的基础油越来越多地使用合成润滑油，同时有轻质化趋势，好处是改进了燃料经济性，也容易换档。欧洲汽车生产商要求车辆齿轮油延长换油周期，甚至要求与车辆同寿命，目前汽车寿命约为75万公里，将来要延长到100万公里，因此齿轮油与橡胶密封材料配伍性受到特别重视，要求在长期运转中齿轮油对密封材料既不能使其硬化、收缩，又不能使其膨胀、降低强度。 目前欧洲轿车多为前桥驱动，前桥中装有同步器。欧洲同步器设计与美国不同，美国的同步器由一组摩片组成，而欧洲的同步器由一组黄铜环组成，为使其同步器能正常工作，在要求使用GL-4、GL-5齿轮油时，还要补充进行密封件试验和同步器试验。由此可见，欧洲车辆齿轮油规格高于相应的美国规格。 1.2 我国车辆齿轮油的发展概况 从20世纪50-70年代，我国车辆齿轮油尚未形成完整的体系，只分为齿轮油和双曲线齿轮油这两种残渣型的黑色齿轮油和一种馏分型的合成双曲线齿轮油。1960年公布我国第一个双曲线齿轮油的规格，基础油主要是残渣油，常用添加剂是硫化蓖麻油，也有用硫化松脂油。1962年公布第一个用于汽车、拖拉机变速箱及后桥的齿轮油规格，其油品由残渣油或加入部分馏分油构成，使用性能差，寿命短，耗能大，还需用低粘度润滑油或低凝点柴油稀释，才能冷启动。1967年开始生产渣油型S-P-Cl-Zn型双曲线齿轮油，主要添加剂是二烷基二硫代磷酸锌(T202)和氯化石蜡(T301)。油品的主要特性如极压抗磨性有较大提高，但热氧化安定性、防锈性、颜色等均较差。1971开始试制和生产精制型双曲线齿轮油，按添加剂类型
齿轮传动机构设计
齿轮机构设计本章以渐开线直齿圆柱齿轮传动为主线阐述圆柱齿轮传动的运动设计和承载能力设计。运动设计主要包括啮合原理及啮合特点、基本参数和几何尺寸计算等内容承载能力设计主要包括设计计算准则、齿轮失效、力分析和强度计算等内容。在此基础上简明介绍直齿锥齿轮传动设计及齿轮润滑设计。基本要求: 1 了解齿轮传动的特点、应用及类型2 理解齿廓啮合基本定律掌握渐开线齿廓的形成及其性质并能在后续相关内容中运用熟练掌握渐开线圆柱齿轮的基本参数、标准齿轮的几何尺寸计算能够正确计算掌握范成法切齿原理、标准齿轮和变位齿轮切制特点以及变位齿轮的尺寸变化。 3 深入理解直齿轮传动运动设计应满足的六个条件及重合度、不根切最少齿数、无侧隙啮合方程等内容并正确运用重合度等公式进行计算掌握圆柱齿轮传动的几何尺寸计算及中心距变动系数、齿顶高变动系数等概念了解标准齿轮传动、高度变位齿轮传动及角度变位齿轮传动的特点。4 理解斜圆柱齿轮齿廓曲面的形成、基本参数与螺旋角的关系、当量齿轮及当量齿数的概念理解平行轴斜齿轮传动运动设计的条件并正确运用其几何尺寸公式进行计算了解交错轴斜齿轮传动的特点。 5 了解齿轮精度选择的方法五种失效形式的特点、生成机理及予防或减轻损伤的措施掌握齿轮材料选择要求、常用钢铁材料选用及其热处理特点。 6 熟练掌握齿轮传动的受力分析特别是平行轴斜齿轮轴向
力的大小和方向的确定直齿锥齿轮传动轴向力与径向力的关系理解几个载荷修正系数的意义及其影响因素减小其影响的方法7 熟练掌握直齿圆柱传动的齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度的计算基本理论依据推导公式的思路公式中各个参数和系数的意义掌握其确定方法参考示范例题掌握齿轮传动设计的步骤正确地进行直齿轮传动的强度设计计算了解平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动的当量齿轮的意义掌握平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动强度计算特点。8 掌握齿轮四种结构形式的特点和选择并能画出齿轮零件的工作图掌握齿轮传动润滑油种类、粘度及润滑方式的选择。7.1 概述7.1.1 优缺点及分类齿轮传动机构的特点齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。齿轮传动主要优点传动效率高结构紧凑工作可靠、寿命长传动比准确。齿轮机构主要缺点制造及安装精度要求高价格较贵不宜用于两轴间距离较大的场合。齿轮传动机构的分类按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构①相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构②按齿线相对齿轮体母线相对位置 直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动③lt 按齿面硬度软齿面≤350HB、硬齿面gt350HB 说明①平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传
高分子材料之最
高分子材料之最 聚乙烯——最易燃塑料之一 环境应力开裂——聚乙烯特有现象 乙烯乙烯醇共聚物（EVOH）树脂在所有高阻隔树脂中热稳定性最好 聚丙烯力学性能和耐热性能在通用热塑性塑料中最高 聚丙烯是塑料材料中除4-甲基-1-戊烯（P4MP）之外最轻的品种 聚氯乙烯的降解是因为发生交联 聚甲基丙烯酸甲脂的透光性，透明性是所有塑料中最好的 阻燃：Cl 酚醛树脂聚碳酸酯聚苯醚聚苯硫醚（S）聚芳醚酮 易燃：聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚甲醛 自润滑性塑料：聚酰胺聚甲醛聚苯醚聚对苯二甲酸乙二醇酯聚芳酯聚四氟乙烯 坚韧又刚性：聚碳酸酯 分子间作用大，力学强度高，熔点高。 易结晶：结构规整，氢键， 刚性：位阻效应， PE的力学性能受到结晶度，密度，相对分子质量影响。 极性基团：Cl 酰胺基团 吸水性：酰胺基团 聚碳酸酯吸水性不大但易水解 力学性能包括：拉伸强度，压缩强度，冲击强度，刚性，耐磨性 自熄性：聚酰胺聚苯醚 刚性：主链有芳杂环取代基极性大支链交联分子间作用力结晶度砜基 柔性：碳酸酯链主链有孤立双键对称性好分子链越长构象数目越少醚基 通用工程塑料综合性能好 增强一般用：玻璃纤维，碳纤维，玻璃球石棉纤维硼纤维 润滑一般用：石墨聚四氟乙烯二硫化钼机油硅油 内旋困难熔点高 无可水解基团故耐水（易水解酯） 接近牛顿体：聚苯醚聚碳酸酯 假塑体：聚对苯二甲级乙二醇酯 聚夲酯热稳定性、自润滑性、硬度、电绝缘性、耐磨性是目前所有高分子材料中最好的，长期使用温度为315℃，并且不溶于任何溶剂和酸中。 聚四氟乙烯耐化学药品性最好 四大通用纤维：涤纶（PET）腈纶（）锦纶（PA）丙纶（PP） 涤纶：最挺括的纤维，易干免洗免烫 PTT最有发展前途的通用纤维塑料 可燃性用极限氧指数表示。 天然橡胶性能：具有很好的弹性，在通用橡胶中仅次于顺丁橡胶。耐油性、耐臭氧老化和耐热老化性差。 天然橡胶：自增强性 天然橡胶具有最好的加工性能和综合性能 丁苯橡胶最早工业化的合成橡胶。 乙丙橡胶的热稳定性和耐老化性是通用橡胶中最好的，密度在其中最低 氟橡胶优异的热稳定性耐化学药品和腐蚀性是橡胶中最好的
齿轮设计实例
【例1】设计一电动机驱动的带式运输机的两级减速器高速级的直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P 1=5.5kW ，小轮转速n 1=960r/min ，齿数比u =4.45。 解： 1．轮齿部分主要几何尺寸的设计与校核 ① 选定材料、齿数、齿宽系数 由表10-7选择常用的调质钢 小轮：45调质 HB 1=210～230， 大轮：45正火 HB 2=170～210， 取小轮齿数Z 1=22，则大轮齿数Z 2=uZ 1=4.45×22≈98， 对该两级减速器，取φd =1。 ②确定许用应力： 许用接触应力 N H lim H H min []Z S σσ= 许用弯曲应力 Flim ST NT F F min []Y Y S σσ= 式中 σHlim1=560MPa ，σHlim2=520MPa （图8-7（c ））， σFlim1=210MPa ，σFlim2=200MPa （图8-7（c ））。 σFlim 按图8-26查取，应力修正系数Y ST =2，而最小安全系数σHlim =σFlim =1（表8-5），故 H11560 []5601σ?== MPa H21520 []5201σ?== MPa F12102 []4201σ?== MPa F22002 []4001 σ?= = MPa ③ 按齿面接触强度设计 由式 d 1 计算小轮直径。 载荷系数K =K A K V K β 取K A =1（表8-2），K V =1.15，K β=1.09（表8-3），故 K =1×1.15×1.09=1.25 小轮传递的转矩 T 1=9.55×106p /n =9.55×106×5.5/960=54713.5N ?mm 弹性变形系数Z E =189.8（表10-5）。 节点区域系数Z H =2.5。 将以上数据代入上式得
齿轮机构及其设计(全部习题参考答案)
第5章 齿轮机构及其设计 5.1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮123, 1941m mm z ===，z ，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径，基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。 解： ()1212121219357,413123133,1.253 3.753.7530.75,0.55712390572363, 12323129572 3.7549.5,1232 3.75115.557cos2053.563,123cos20a f a a f f b b d mm d mm h mm h mm c mm a mm d mm d mm d mm d mm d mm d =?==?==?==?====?+==+?==+?==?==?==??==??=－－－115.58339.425mm p ==mm π 5.2 已知一正常齿标准直齿圆柱齿轮20,540m mm z α=?==，，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解：分度圆上：0.554010020sin 100sin 2034.20r mm r mm αρα=??====?=o 基圆上： 100cos2093.9700 b b b r r cos mm ααρ=?=??==? = 齿顶圆上：1 1005105cos (/ )26.5 sin 105sin26.546.85a a b a a a a r mm r r r mm αρα-=+=====?=o 5.4 在某项技术革新中，需要采用一对齿轮传动，其中心距144a mm =，传动比2i =。现在库房中存有四种现成的齿轮，已知它们都是国产的正常齿渐开线标准齿轮，压力角都是20°，这四种齿轮的齿数z 和齿顶圆直径a d 分别为： 1a12a23a34a424,=104mm;47,196mm; 48,250mm; 48,200mm. z d z d z d z d ======= 试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮来。 解：根据传动比要求，显然齿轮2不合适。又
[讲解]第二章_高分子材料自润滑减摩机理和耐磨机理-2
[讲解]第二章_高分子材料自润滑减摩机理和耐磨机理-2 第二章高分子材料的磨损与耐磨机理 一、高分子材料的磨损形式 高分子材料的磨损十分复杂，关于磨损的分类并不统一，我们主要可以概括为以下几种磨损形式:粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和塑性变形磨损。常常一种磨损发生后诱发其它形式的磨损，在实际磨损中通常是几种类型的磨损同时存在。 1(粘着磨损(Adhesive Wear) (1)粘着磨损理论 上世纪八十年代，一系列关于高分子断裂及粘着的综述相继出版，这些研究成果使我们能够提出高分子脱离过程中的银纹(微裂纹)理论，从而使预测、关联相关试验结果成为可能，如在什么条件下高分子能够与一个坚硬的固体发生或强或弱的粘着。这一理论可以用于高分子的磨损。实际上，它可以同时用于解释磨损中的粘着及粘着中的磨损。 当紧密接触表面发生相对滑动时，在粘着表面产生许多银纹，银纹的空洞由原纤连接，其发展到一定程度会转换为裂纹。通常认为裂纹扩散所需的能量由原纤的拉伸所消耗。当原纤被拉断并回缩，会释放出弹性能，形成真正的裂纹。银纹的增厚过程有两种机理。一种认为是一定质量的原纤被拉伸引起(C Kramer认为这是一个蠕变机理)。另一种是表面拉伸机理，认为高分子由高分子体中拉伸出来，构成原纤，使原纤的质量不断增加。当银纹达到一定厚度时，增厚机理会由表面拉伸转化为一定质量下原纤的蠕变。银纹的增厚机理由环境和高分子的组成及特性如分子量、分子链的缠结程度而改变。 (2)粘着磨损的基本特征及其影响因素
作用在固体接触表面间的粘着是摩擦学领域中的一项重要内容。具体来说，它对滑动摩擦、磨损以及润滑等起着很重要的作用。粘着磨损过程是在外力作用下，摩擦接触的表面其材料分子或原子间形成显微熔接和分离过程。宏观光滑的表面，从微观尺寸看总是粗糙不平的。当两个表面接触时，接触的将只是表面上的一些较高微突点。它们承受着整个载荷，以致使许多微突点发生塑性变形，并更紧密地接触。在这种条件下，这些紧密接触的微突点表面原子间将发生相互作用，使两个表面微突点粘着、焊合。进一步的滑动使一些粘着点破坏，这样高分子就会转移到其对应面金属或高分子材料上。从以上分析可知:紧密接触，塑性变形以及摩擦热的形成都会使两物质间产生粘着。 粘着磨损中，真实接触面积与表观接触面积相比是非常小的。真实接触面积约为表观接触面积的千分之一。而粘着磨损的磨损量与真实接触面积成正比。对于高分子—高分子的摩擦副，粘着磨损是最重要的磨损机理。如果表面粗糙度低于某一特定值，粘着也会发生在高分子—金属摩擦副之间。对于一个光滑表面，很难区分粘着磨损与疲劳磨损。粘着强烈地依赖于表面界面特性。例如:表面形貌、表面能、界面剪切强度及表面吸附层等。在这些特性中低表面能的一面转移到高表面能的一面。应该指出，分子形貌决定转移层厚度及转移的程度。光滑的分子将在对应面形成一层薄、高度取向的转移膜，因此表现为粘着磨损率较低。另外，高度交联的材料不易在对应面形成转移膜，这说明交联高分子具有高的抗粘着磨损特性。 Sviridyonok和Bahad作了PTFE， PE， PP， PMMA， PVC和PET的对磨实验以观察其转移的方向，以上高分子的内聚能密度按上述顺序由小到大排列。实验结果发现，材料转移也是按这个顺序从内聚能较小的万向内聚能较大的方向转移。所以在高分子与金属粘时通常可以看到金属摩擦副上粘着高分子。对偶面的表面粗糙度对转移膜附着强度有很大影响。若对偶面太粗糙，一方面由于对偶面的刨削作用使高分子很难形成均匀的转移膜，另一方面转移到对偶面上的高分子是不连续的。