毕业设计汽车齿轮油低温流动性能研究

《毕业设计汽车齿轮油低温流动性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计汽车齿轮油低温流动性能研究（59页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 华北水利水电学院毕业论文华 北 水 利 水 电 学 院毕 业 论 文 任 务 书设计题目：汽车润滑剂技术性能研究 汽车齿轮油低温流动性能研究专 业： 交通运输 班级学号： 200606122 姓 名: 尚凯 指导教师： 孙志强、彭晗 设计期限： 2010年 3 月 1 日开始 2010年 6 月 6 日结束机械学院二零一零年三月一日一、毕业论文的目的有了汽车就必定要用润滑剂，而汽车用润滑剂（包括发动机油、齿轮油、液压油和润滑脂等）是润滑剂中用量最大、性能要求较高，品种规格繁多、工作条件异常苛刻的一种润滑剂。汽车润滑剂要有高的抗氧化安定性、更好的粘温性、好的低温流动性以及优良的剪切稳定性与抗磨

2、性，通常依靠合理的基础油和添加剂配伍来提高润滑油的各项使用性能。本研究从汽车用润滑剂的各项性能要求为出发点，通过实验室试验得到的试验数据，分别对润滑剂的润滑理论模型，低温流动性，抗乳化性能，防锈性能，抗磨性能等做出各方面的研究，从而生产出不同性能要求的润滑剂。满足汽车对润滑剂的各项性能要求。汽车已成为国内外最普遍的交通运输工具，保有量增加很快，汽车数量大，用油非常多。美国汽车发动机油耗量占润滑油总耗量的50%，我国1990年汽车发动机油耗量占润滑油总耗量的44.6%，1995年达到总消费量的47%。2005年各类民用车辆约为2.3107辆，年消耗各种发动机油（内燃机油）300万吨。本文是在以上

3、背景下展开研究的，其目的是要对润滑剂的润滑理论模型，低温流动性，抗乳化性能，防锈性能，抗磨性能等做出各方面的研究，从而生产出不同性能要求的润滑剂。二、主要内容本毕业论文研究的主要内容包括研究汽车发动机油、汽车齿轮油、汽车用液压油和汽车用润滑脂的低温流动性、抗乳化性能、防锈性能，汽车齿轮与发动机滑动轴承的摩擦原理和润滑机理研究。分别研究基础油和添加剂对以上各性能的影响，通过适当的添加剂配伍技术，以达到对汽车用润滑剂的各项性能的指标要求。从而使汽车各运动部位得到合理的润滑，达到减少机件磨损，延长汽车使用寿命的目的。同时通过合理润滑，还可以使汽车减少油耗，降低废气排放，保护环境的目的。研究将通过对试

4、验数据的建模和数据处理，得到理想的润滑油基础油与添加剂的合理配伍，以及添加剂各组分之间的相互影响。三、重点研究问题针对本毕业论文主要研究内容，重点研究问题应包括以下几个方面：1）汽车滑动轴承的润滑机理及流体动压润滑油膜形成的影响因素分析。2）汽车齿轮传动的摩擦原理及润滑模型的建立，如何做到齿轮的合理润滑设计。3）汽车发动机油、汽车齿轮油、汽车用液压油和汽车用润滑脂的低温流动性、抗乳化性能、防锈性能的添加剂配伍研究。四、主要研究方法 在研究润滑油的不同性能特点时，其研究方法和目标也不尽相同。本研究将分别考察润滑油的粘温性能、抗乳化性能、防锈性能以及低温性能，为此针对以上研究，设计制定了不同的润滑

5、油基础油和添加剂的合理配伍方案，然后通过实验室的大量试验，并对试验数据建立适当的数学模型，进行分析研究，最终以达到对汽车用润滑剂的各项性能指标以及为达到这些指标所制定的产品基础油与添加剂的合理配伍进行分析研究。1）调研、收集与课题相关资料，熟悉课题所需相关知识；2）确定润滑油各项性能的试验要点及试验方案的建立；3）在实验室进行试验，获得试验数据，并建立数学模型；4）对模型进行求解，得到最佳产品配伍。五、论文成果要求1）在设计初期阶段进行认真调研。在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上

6、。2）在设计初期进行毕业实习，实习时间为2周左右。实习过程应听从指导教师的指挥，写出实习日记。实习结束后，对实习过程进行总结，提交实习报告（不少于2000字）。3）在设计过程中，能运用一门外语翻译与课题有关的外文资料。要求译文准确、通顺，字数在3000汉字以上。4）在毕业设计后期，提交毕业论文一本。要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，文字通顺，书写规范。要求中文摘要字数在400字左右，关键词35个，论文正文字数应在10000字以上。汽车用润滑剂技术性能研究毕业论文组进程表时间：第114周（含2周实习）3月1号6月6号第12周（3.13.13）进行调研，收集与课题相关资料，熟悉课题所需相关知识

7、。熟悉汽车润滑剂的相关内容，并进行外文翻译。第34周(3.143.27)实习，了解汽车润滑剂的性能特点，润滑剂对汽车的重要意义，了解润滑油的生产过程，进一步收集资料。第5周（3.284.3）写出开题报告(文献综述)、实习报告。第68周（4.44.24）开始组织毕业论文相关知识，设计试验方案，论文框架基本形成。第911周（4.255.15）在实验室进行试验，重点研究汽车润滑剂各项性能的试验特点，添加剂与基础油对性能指标的影响。并对得到的试验数据进行分析处理，继续撰写毕业论文。第12周（5.165.22）完善毕业论文的写作工作和模型计算工作。第13周（5.235.29）进一步修改、完善毕业论文。重

8、点检查计算结果、论文结构、书写格式等。第14周（5.306.6）进行答辩前准备。第 3 页 共 3 页华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告（参考） 2010 年 3 月 3 日学生姓名尚凯学号200606122专业交通运输题目名称汽车齿轮油的低温流动性研究课题来源生产主要内容1.齿轮传动润滑的意义作为关键的机械传动部件，齿轮是机械产品最关键的基础零件之一。齿轮传动是机械运动和动力传递的一种主要形式，具有传递功率大、传动比准确、适用范围广、安全可靠等特点。 齿轮传动的常见破坏形式包括磨损、点蚀、胶合、折断及塑性变形等，其中前三者同润滑油直接密切相关，后二者则同润滑油间接相关，因此，就变

9、速箱而言，其在运转过程中的传动失效主要取决于润滑状态，通过合理选用齿轮润滑油可以避免或减轻传动齿轮的破坏、提高其传动寿命。资料显示，机器故障的34.4%源于润滑不足，19.6%源于润滑不当;换言之，约54%的机器故障是由于润滑问题所致。因此，齿轮润滑对齿轮传动具有极其重要的意义，为了保证齿轮正常运行和提高其使用寿命，必须高度关注齿轮润滑技术。2.汽车齿轮油的应用和发展近年来，随着汽车工业的发展，对高质量润滑油的需求不断增加，油品的更新换代速度明显加快。基础油的生产方法已由物理法（溶剂法）转化为化学法（加氢法）。目前，基础油可分为以下几类：I类基础油：即常规基础油，由传统的溶剂精制和溶剂脱蜡工艺

10、生产的基础油。II类基础油：是目前广泛应用的基础油，采用加氢裂化催化脱蜡非贵金属加热精制工艺价格制备。III类基础油：采用20世纪90年代初开发成功的异构脱蜡法加工而制。III类基础油属于非常规基础油，由于经过长时间深度加氢精制，其黏度指数均大于120，同时氧化安定性显著提高，饱和烃含量高，芳烃含量低，硫、磷和氮含量进一步降低。IV类基础油：即聚a-烯烃合成油，又称合成烃基础油，是石蜡裂解和乙烯聚合方法产生的，倾点低，粘度指数高。V类基础油：除IIV类基础油之外的其他合成油（含成烃类，酯类、硅油类等）、植物油、再生基础油等统称V类基础油。添加剂的分类：复合剂，降凝剂，粘度指数改进剂目前世界各国

11、广泛采用美国石油学会（API）推出的车辆齿轮油规格以及美国军用车辆齿轮油规格。API将车辆齿轮油分为GL-1，GL-2，GL-3，GL-4，和GL-5五个质量等级。GL-6发布于1996年，但较少使用。美国军用车辆齿轮油规格主要包括MIL-L-2105B、MIL-L-2105C和MIL-L-2105D。我国等效采用上述这两个规格，并结合国内实际情况，按质量不同将车辆齿轮油划分为普通车辆齿轮油（CLC）、中负荷车辆齿轮油（OLD）和重负荷车辆齿轮油（CLE）等三类，详见下表：车辆齿轮油分类对应的API分类用途L-CLC普通车辆齿轮油GL-3手动变速箱、中等负荷螺旋伞齿轮L-CLD中负荷车辆齿轮油

12、GL-4后桥螺旋伞齿轮、低负荷双曲线齿轮、手动变速箱L-CLE重负荷车辆齿轮油GL-5后桥双曲线齿轮3.汽车齿轮油的低温流动性在冬季，特别是严冬地区，因为气温太低，齿轮油黏度变得很大，汽车变速器的变速杆的操纵沉重，变速困难，为了改善机械变速器的低温操纵性，使用低粘度齿轮油比较好，但如果综合考虑高温时的润滑性能、齿轮噪声等问题，最好使用多级齿轮油（稠化齿轮油）。另外，齿轮油的低黏度化、多级油化减少了搅油阻力，可减少传动系的扭矩损失，降低汽车的燃料消耗。因此，选择合理的润滑油，第一，可以减少油耗。第二，可以满足低温操纵性能，第三，减少磨损。选择合理低温性能的汽车齿轮油应从以下几方面考虑：3.1.粘

13、度分析：物质流动时内摩擦力的量度叫粘度，粘度值随温度的升高而降低。它是润滑油的主要技术指标，绝大多数润滑油是根据其粘度来分牌号的，粘度是各种设备选油的主要依据。粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类。绝对粘度分为动力粘度、运动粘度两种。动力粘度：表示液体在一定剪切应力下流动时内磨擦力的量度，其值为加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比在我国法定计量单位中以帕*秒（Pa*s）为单位。习惯用厘泊（Cp）为单位，1cp=10-3Pa*s。运动粘度：表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在我国法定计量单位中以m2/s为单位。习惯用厘斯（cst）,1cs

14、t=1mm2/s。3.2.倾点或凝点分析：倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的式样能够流动的最低温度。凝点指油品在规定的试验条件下，被冷却的式样油面不再移动时的最高温度，都以表示。是用来衡量润滑油低温流动性的常规指标，同以油品的倾点比凝点略高几度，过去常用凝点，现在国际通用倾点。 倾点或凝点偏高，油瓶的低温流动性就差 3.3成沟点成沟点是把试验油样在规定的温度下存放18h，用金属片把试油切成一条沟，然后在10s内测定试油是否流到一起并盖住试油容器底部。若在10s内油样流回并完全覆盖试油容器底部，则报告油样不成沟；反之则报告油样成沟。成沟点是测定齿轮油（低温）的成沟性能。4. 产品调制选择合

15、适的基础油和添加剂调制出适合我们河南地区使用的85W/90GL-5齿轮油。其各项性能指标如下：项目质量指标(85W/90)试验方法运动黏度（100）/(m/s)1519GB/T265表观黏度（150P*s时）温度/-12GB/T11145闪点（开口）/180GB/T267倾点/-18GB/T35355. 实验实验并对我们的配方加以优化。采取的主要技术路线或方法1.选择用溶剂脱沥青，溶剂精制，溶剂脱蜡，白土补充精制工艺生产的重质胜利中间基和大庆石蜡基光亮油。2.选择复合添加剂，聚甲基丙烯酸酯降凝剂，烯烃共聚物粘度指数改进剂。3.调制：配方A：85W/90基础油+复合剂+聚甲基丙烯酸酯降凝剂（含量

16、未定）配方B：85W/90基础油+复合剂+聚甲基丙烯酸酯降凝剂（含量未定）4.实验：通过（实验未知）测出各个配方的运动黏度，倾点/等主要理化性能指标，并加以比较。5分析改进调制出质美价廉的适合我们河南地区使用的85W/90齿轮油。预期的成果及形式1.外文翻译翻译与课题有关的英文资料。译文准确、通顺，字数在3000汉字以上。2.开题报告在设计初期阶段进行认真调研。在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上。3.毕业论文在毕业设计后期，提交毕业论文一本。要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，

17、文字通顺，书写规范。要求中文摘要字数在400字左右，关键词35个，论文正文字数应在10000字以上。时间安排（1）第12周，进行调研，收集与课题相关资料，熟悉课题所需相关知识。熟悉物流的相关内容，并进行外文翻译。（2）第34周，实习，了解汽车润滑油的性能特点及生产过程，进一步收集资料。（3）第5周，写出开题报告(文献综述)、实习报告。（4）第68周，开始组织毕业论文相关知识，设计论文结构，论文框架基本形成。（5）第911周，实验室试验，重点研究基础油与添加剂对各项性能指标的影响，得到试验数据，建立数学模型，继续撰写毕业论文。（6）第12周，完善毕业论文的写作工作和模型计算工作。（7）第13周，

18、修改完善毕业论文，进行答辩准备。（8）第14周,答辩。参考文献1 王毓民.实用汽车润滑技术手册M，北京:化学工业出版社，2005；2 吴晓铃.润滑设计手册M，北京:化学工业出版社，2006；3 欧风.合理润滑技术手册M，北京:石油工业出版社，1993；4 董浚修.润滑原理及润滑油M，中国石化出版社， 1998；5 温诗铸.摩擦学原理M,清华大学出版社，2002；6 吕兆岐 谢泉. 润滑油品研究与应用指南M, 中国石化出版社,1997；7 张景河. 现代润滑油与燃料添加剂M, 中国石化出版社,1991；指导教师意见 签 名：年 月 日备注第 5 页 共 5 页摘要21世纪，随着我国加入世贸组织、

19、经济水平的日益提高以及科技的发展，汽车及其相关行业也得到了快速的发展，其中润滑的发展也就必不可少。齿轮是汽车的一种重要的传动部件，齿轮传动也是机械运动和动力传递的一种主要形式，具有传递功率大、传动比准确、适用范围广、安全可靠等特点，因此它的润滑也备受关注。本论文从摩擦磨损润滑开始，到最后齿轮油的相关实验结束。以摩擦的相关知识作为铺垫，分别讲述了车辆齿轮油的基础知识、基础油和添加剂、分类和选用，重点讨论了齿轮油低温流动性的研究以及相关实验的配方。低温流动性是齿轮油一个非常重要的使用性能，在冬季寒冷的地区，因为气温太低，齿轮油黏度变得很大，降凝剂的正确选用关系到汽车是否能够正常启动。由于齿轮传动机

20、构的工作条件与发动机不同，因此，汽车齿轮油已成为一种有别于发动机润滑油的专门油品。正确选择汽车齿轮油，对于减少齿轮磨损，延长各总成的使用寿命，提高汽车的运行可靠性，具有重要意义。关键词：齿轮油 降凝剂 低温流动性 实验配方AbstractIn the 21st century, with Chinas accession to the world trade organization, coupled with the development of economic levels and science and technology, the related industries includ

21、e auto also develop very fast, so the development of lubrication is indispensable. Gear is very important to the automobile transmission parts , gear transmission is the main form of the mechanical movement and the power transfer, which has the feature of big transmission power and accurate transmis

22、sion ratio and applicable range, safety and reliability, therefore its lubrication also receives more attention. The present paper starts from the friction, wear and lubrication, and ended to the gear oils related experiment. Basic on the friction and its related knowledge, this paper narrated separ

23、ately the vehicles gear oils elementary knowledge, the basic oil and the chemical additives, classification and selection, mainly discussed the research of the gear oils low-temperature fluidity as well as the correlation experiments formula. The low-temperature fluidity is very important to gear oi

24、ls operational performance. in winter, for the temperature is too low, the gear oil viscosity becomes very big, the correct selection of pour point depressant relates the automobile whether it can start normally.Because working condition of gear transmission is different from the engines, the automo

25、bile gear oil has become a special oil which is very different with engine oil. The correct selection of automobile gear oil has the significant meaning to reduce wear of the gear and lengthen life of all kinds of assembles and enhance the automobiles movement reliability.Keywords: gear oil pour poi

26、nt depressant low temperature fluidity experimental formula目录摘要IAbstractII目录IV第一章 绪论1第二章 摩擦学相关知识22.1 摩擦22.1.1 概述22.1.2 摩擦的机理32.2 磨损32.2.1 概述32.2.2 磨损的分类32.3 润滑42.3.1 润滑的类型42.4 润滑剂52.4.1 润滑剂的基本功能5第三章 齿轮传动润滑油基础知识73.1 齿轮传动特点及齿轮油工作条件73.2 齿轮油在齿轮传动中的作用73.3 齿轮传动润滑原理73.3.1 齿轮传动概述73.3.2 齿轮润滑机理概述83.3.3 齿轮传动的润

27、滑状态8第四章 齿轮用润滑油的基础油及添加剂104.1 基础油104.1.1 概述104.1.2 基础油的分类104.2 齿轮油添加剂114.2.1 降凝剂114.2.2 油性剂和极压抗磨剂114.2.3 抗氧剂和抗腐剂124.2.4 防锈防腐剂124.2.5 抗泡剂13第五章 车辆齿轮油的分类及选用145.1 汽车齿轮油的种类145.1.1 汽车齿轮油的质量等级145.2 车辆齿轮油的正确选用155.2.1 根据工作条件的苛刻程度选择齿轮油的质量等级155.2.2 根据运行环境条件来选择汽车齿轮油的粘度等级16第六章 齿轮油低温流动性的研究176.1 研究齿轮油低温流动性的意义176.2 选

28、择齿轮油需注意的问题176.2.1 齿轮油的基本概念176.2.2 油品在低温时失去流动性而凝固的机理176.2.3 粘度分析186.2.4 齿轮油的成沟特性186.3 齿轮油低温流动特性的改善方法196.4 降凝剂216.5 双曲线齿轮油216.6 GL5 85W/90 车辆齿轮油配方探讨246.6.1 基础油246.6.2 添加剂256.6.3 主功能剂256.6.4 辅剂266.6.5 调合方案286.6.6 质量分析数据286.6.7 结论建议29小结31参考文献32致谢33附录一 外文翻译（英文）34附录二 外文翻译（中文）42第 V 页 华北水利水电学院毕业论文第一章 绪论 随着2

29、1世纪科学技术的飞速进步，机械制造行业也得到了飞快的发展。汽车也不可避免的成为了人们日常出行的必不可少的交通工具。与此同时，也带来了摩擦、磨损、润滑、材料浪费、大气污染、环境保护等一系列相关问题。为此，润滑材料与润滑技术也成为了一门新兴的学科。润滑也得到了深入的研究，这样不仅可以节约能源，减少材料浪费，还能够延长车辆的使用寿命，提高了综合效益。 当今世界，汽车已经成为了国内外最普遍的交通工具，保有量逐年快速递增，石油的消耗也越来越大，润滑剂的使用也非常必要，汽车用的润滑剂是润滑剂中用量最大的、性能要求最高、种类繁多、工作条件非常苛刻的一种润滑剂，其中汽车齿轮油在润滑剂的使用中有着重要的位置。汽

30、车齿轮油是以石油润滑油基础油或合成润滑油为主，加入降凝剂、极压抗磨剂等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低温流动性、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 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。，齿轮传动是机械运动和动力传递的一种主要形式。齿轮润滑对齿轮传动有极其重要的意义。因此，为了保证齿轮

31、正常运行和使用寿命，必须高度关注齿轮润滑技术。第二章 摩擦学相关知识摩擦学（Tribology）是研究相对运动的作用表面间的摩擦（Friction）、润滑（Lubrication）和磨损（Wear），以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。2.1 摩擦2.1.1 概述 两个相互接触的物体，在外力作用下发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上发生阻碍相对运动的现象称为摩擦。 摩擦可分为外摩擦和内摩擦。外摩擦：两个相互接触的物体界面之间发生的摩擦，即一般所指的摩擦。内摩擦：同一物体内诸部分之间发生的摩擦。 滑动摩擦定律一般适用于干摩擦的情况下。1704年帕朗注意到静止物体在水平面或倾斜面

32、开始滑动时的摩擦力F与法向载荷N的比值为tan，次比值即摩擦系数： =tan （1-2）如图1-1所示，可以利用平面逐渐倾斜的方法求出两个相互接触的物体间的摩 F擦系数。方法是改变角，使角逐渐增 达，至物体开始在倾面上滑动时的角的 N正切，即摩擦系数。 图1-1 利用平面倾斜 方法测量摩擦系数 2.1.2 摩擦的机理 摩擦机理的本质是能量损耗的机理，因而问题归结为接触面怎样造成能量的损耗。从微观来看，将两种干净的金属表面压合时，一个表面上的原子趋近于另一个表面上的原子，直至如同金属体内的原子那样接近为止。正是这种原子间、分子间的引力形成接触表面处的黏合、附着现象。因而要使两表面发生相对滑动，就

33、必须克服这些分子原子引力做功，从而消耗能量。2.2 磨损2.2.1 概述 磨损是指摩擦副的对偶凹面相对运动时工作表面物质不断损失或产生残余变形的现象。磨损过程主要因对偶表面间的机械、化学与热作用而产生。磨损过程一般分为跑和、稳定磨损和剧烈磨损（失效）三个阶段。如图2-1 磨 损 量 工作行程或摩擦行程 图21 跑和阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段2.2.2 磨损的分类 磨损分为：粘附磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等。1.粘附磨损 是指接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生粘附连接（固相局不焊合），致使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。 2.磨料磨损 接触表面做相

34、对运动时由硬质颗粒或较硬表面上的微凸体，在摩擦过程中的微“犁削”、微“切削”和微开裂综合作用而引起的表面擦伤与表层材料脱落或分离出磨屑来。3.表面疲劳磨损 指两个相互滚动或滚动兼滑动的摩擦表面，再交变接触应力重复作用，因表层材料疲劳，产生微观裂纹并分离出磨粒而剥落，形成凹坑，造成磨损。4.腐蚀磨损 金属表面在摩擦过程中与周围介质在化学和电化学反应作用下产生的磨损。 2.3 润滑润滑的目的是在机械设备摩擦副相对运动的表面间加入润滑剂以降低摩擦阻力和能源消耗，减少表面磨损，延长使用寿命，保证设备正常运转。2.3.1 润滑的类型 机械摩擦副表面间的润滑类型或状态，可根据润滑膜的形成机理分为以下5种：

35、流体动压润滑、弹性流体动压润滑、流体静压润滑、边界润滑和无润滑或干摩擦状态。这5种类型的润滑状态，通常可根据所形成的润滑膜的厚度与表面粗糙度综合值借助斯特里贝克摩擦曲线进行对比，正确的判断其润滑状态。如图2-2是典型的斯特里贝克摩擦系数。由图可以看到，根据两对偶表面粗糙度综合值与油膜厚度h的比值关系，可将润滑的类型区分为流体润滑、混合润滑和边界润滑。表面粗糙度综合值可计算得: =（+）1/2式中1、2 两对偶表面的相应粗糙度综合值Ra或R。（1）流体润滑 包括流体动压润滑、流体静压润滑与弹性流体动压润滑，相当于曲线右侧一段。在流体润滑状态下，润滑剂膜厚度h和表面粗糙度综合值的比值约为3以上，典

36、型膜厚h为1100m。对弹性流体动压润滑，典型膜厚h为0.11m 。摩擦表面完全为连续的润滑剂膜所分隔开，由低摩擦的润滑剂膜承受载荷，磨损轻微。（2） 混合润滑 几种润滑状态 同时存在时，相当于曲线中间一段，比值约为3，典型膜厚h在1m以下，状态摩擦表面的一部分为润滑剂膜分隔开，承受部分载荷，也会发生部分表面微凸体间的接触，以及有边界润滑剂膜承受部分载荷。（3） 边界润滑 相当于曲线左侧一段，比值趋于0（小于0.41）时，典型膜厚h为0.0010.05m，此状态摩擦表面微凸体接触较多，润滑剂的流体润滑作用减少，载荷几乎全部通过微凸体以及润滑剂和表面之间相互作用所生成的边界润滑剂膜来承受。 （4

37、）无润滑或干摩擦 当摩擦表面之间、润滑剂之间的流体润滑作用已经完全不存在，载荷全部由表面上存在的氧化膜、固体润滑膜或金属机体承受时的状态称为无润滑或干摩擦状态。一般金属氧化膜的厚度在0.01m以下。 流体润滑区摩 固体1擦 系 h 0 h3 h 润滑剂数 边界润滑 混合润滑区 h3 固体2图2-2 斯特里贝克曲线与润滑类型2.4 润滑剂2.4.1 润滑剂的基本功能 （1） 控制摩擦 在摩擦面之间加入润滑剂，形成润滑膜，减少摩擦面之间金属直接接触，从而降低摩擦系数，减少摩擦阻力，减少功率消耗。 （2） 减少磨损 摩擦面间具有一定强度的润滑膜，能够支撑负荷，避免或减少金属表面的直接接触，从而可减轻

38、接触表面的塑性变形、融化焊接、剪断再黏结等各种程度的黏着磨损。 （3） 密封隔离 润滑剂特别是润滑脂，覆盖于摩擦表面或其他金属表面，可隔离水气，湿气和其他有害介质与金属的接触，从而减轻腐蚀磨损，防止生锈，保护金属表面。 （4） 阻尼振动 润滑剂能将冲击振动的机械能转变为液压能，起到减缓冲击、吸收噪音的作用。（5） 冷却降温 润滑剂能够降低摩擦系数，减少摩擦热产生。 第三章 齿轮传动润滑油基础知识3.1 齿轮传动特点及齿轮油工作条件 (l)齿轮传动效率高，一般圆柱齿轮传动效率可达98%，与轴承相比，齿轮的当量曲线半径小，油楔条件差。 (2)齿轮传动齿与齿间是线接触，因此，接触面积小，单位接触压力

39、高。一般汽车齿轮单位接触压力可达2000-3000MPa，而双曲线齿轮更高，可达30004000MPa。 (3)齿轮传动不仅有线接触，还有滑动接触，特别是双曲线齿轮，轮齿间其有较高的相对滑动速度，一般可达8m/s左右。这在高速大负荷条件下，会使油膜变薄甚至局部破裂，导致摩擦与磨损加剧，甚至引起擦伤和咬合。(4)齿轮油的工作温度一般较内燃机油低，在很大程度上随环境温度变化而变化，车辆齿轮油油温一般不高于100。现代轿车采用双曲线齿轮，因其轴线偏置量较大，在车速高时会使齿轮轮面间的相对滑动速度很高，使油温达到160一180。3.2 齿轮油在齿轮传动中的作用 (1)降低齿轮及其它运动部件的磨损，这对

40、保证齿轮装置正常运转和齿轮寿命是非常重要的。 (2)降低摩擦，因而减少功率损失。 (3)分散热量，起一定的冷却作用。 (4)防止腐蚀和生锈。 (5)降低工作噪声、减少振动及齿轮间的冲击作用。 (6)冲洗污物，特别是冲洗齿面上的固体颗粒，以免造成磨粒磨损。3.3 齿轮传动润滑原理3.3.1 齿轮传动概述 齿轮传动的啮合特性：在各种形式的齿轮传动中，齿轮从开始进入啮合至脱开啮合的全过程都有不同形式的摩擦存在，其类型有两种，即滑动摩擦和滚动摩擦。滑动摩擦是由于啮合齿面的速度不一致而产生的，滚动摩擦是在啮合齿面速度相等而存在。 齿轮传动的优点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动比大、应用范围广、工作速度范

41、围广、传递功率范围大、传递效率高、结构紧凑形式多样。其不足之处在于：1）运转过程中产生振动、冲击、噪声及一定的负荷 2)无过载保护作用 3）制造精度要求高。3.3.2 齿轮润滑机理概述 在设备运行过程中，润滑油作为载体，在运动过程中将离子吸附分子带到运动副表面，在压力和温度的双重作用下，激活油内特有的离子化合物、渗入金属表面3-5微米，吸附磨损微粒填补在摩擦副凹凸不平的表面，并在摩擦力作用下紧密附着在摩擦副凸凹不平的表面。在摩擦力和摩擦热的重复作用下、在金属运动达到最佳运行状态，这就叫“离子吸附”。在摩擦副面形成一层保护膜，提高了设备摩擦副的光滑程度和强度，保护膜有极强抗磨、抗极压性能，极大降

42、低了运动副表面的摩擦阻力，增强极压抗磨性能、减少磨损、降低功率损耗和运行速度，再冷启动和短时间的无油状态下也能对设备提供保护，提高设备运行效率、达到节能降耗的目的。3.3.3 齿轮传动的润滑状态 通常选用油膜比=作为评定齿轮润滑状态的参数（其中hmin为最小油膜厚度；为综合粗糙度；1为小齿轮的齿面粗糙度值Ra或Rz；2为大齿轮的齿面粗糙度值Ra或Rz）。油膜厚度与油品本身的性质、齿轮的几何形状、负荷、速度、材料、工作条件等有关。油膜厚度可利用弹性流体动力润滑的道森公式计算。油膜比越大，润滑剂分离两个啮合齿面的趋势越强。20世纪以来，许多学者研究用油膜比来区分润滑状态，最著名的是德国科学家斯特来

43、贝尔和日本井樱俊男等人的研究。后经不断改善，得到如图3-1所示的润滑状态。由图可知。在有润滑剂润滑的条件下，齿轮传动具有以下三种润滑状态。（1）边界润滑状态 当1时齿轮传动处于边界润滑状态，齿轮齿面有表面粗糙峰相接触的情况发生。在边界润滑状态下，润滑油的粘度不起作用，靠添加剂与齿面形成的物理、化学吸附膜或化学反应膜来保护齿面。边界润滑的典型膜厚110-3510-2。（2）混合润滑状态 当13时齿轮传动处于混合润滑状态。在混合润滑状态下，摩擦力由粗糙峰和润滑油内部的摩擦力两部分组成，齿面负荷由油膜和粗糙峰共同承担。润滑油中需要适量的极压添加剂。（3）全膜润滑状态当3时齿轮传动处于全膜润滑状态，在

44、全膜润滑状态下，润滑油膜的厚度远远大于表面粗糙度，两运动表面完全被连续的油膜所隔开。因此润滑剂的粘度起主导作用，不需要添加剂。当计入齿轮的弹性变形时，全膜润滑状态即成为弹性流体动力润滑。 1 13 3 摩 擦 因 数图3-1 润滑状态第四章 齿轮用润滑油的基础油及添加剂4.1 基础油4.1.1 概述 润滑油基础油主要分矿物基础油及合成基础油两大类。矿物基础油应用广泛，用量很大（约95%以上），但有些应用场合则必须使用合成基础油调配的产品，因而使合成基础油得到迅速发展。4.1.2 基础油的分类API于1993年将基础油分为五类（API-1509），并将其并如API发动机油认证系统中，其分类方法见

45、表1。I类基础油通常是由传统的“老三套”工艺生产制得，从生产工艺来看，I类基础油的生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构。 II类基础油是通过组合工艺制得，工艺主要以化学过程为主，不受原料限制，可以改变原来的烃类结构。因而II类基础油杂质少（芳烃含量小于10），饱和烃含量高，热安定性和抗氧性好，低温和烟炭分散性能均优于I类基础油。 表1 API-1509基础油分类标准类别饱和烃含量（%）硫含量（%）粘度指数0.0395-105900.0380-120900.03120聚-烯烃（PAO）不包括在类、类、类、类在内其它所有基础油 III类基础油是用全加氢工艺制得，与II类基础油相比，属高黏度指

46、数的加氢基础油，又称作非常规基础油（UCBO）。III类基础油在性能上远远超过I类基础油和II类基础油，尤其是具有很高的黏度指数和很低的挥发性。某些III类油的性能可与聚-烯烃（PAO）相媲美，其价格却比合成油便宜得多。 IV类基础油指的是聚-烯烃（PAO）合成油。常用的生产方法有石蜡分解法和乙烯聚合法。PAO依聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度、高聚合度，分别用来调制不同的油品。这类基础油与矿物油相比，无S、P和金属，由于不含蜡，所以倾点极低，通常在40以下，黏度指数一般超过140。但PAO边界润滑差。另外，由于它本身的极性小，对溶解极性添加剂的能力差，且对橡胶密封有一定的收缩性，但这些问题

47、都可通过添加一定量的酯类得以克服。 除IIV类基础油之外的其他合成油（合成烃类、酯类、硅油等）、植物油、再生基础油等统称V类基础油。 4.2 齿轮油添加剂 加入润滑剂中的一种或几种化合物，以使润滑剂得到某种新的特性或改善润滑剂中已有的一些特性。 添加剂按功能分主要有抗氧化剂、抗磨剂、摩擦改善剂(又名油性剂)、极压添加剂、清净剂、分散剂、泡沫抑制剂、防腐防锈剂、粘度指数改进剂等类型。市场中所销售的添加剂一般都是以上各单一添加剂的复合品，所不同的就是单一添加剂的成分不同以及复合添加剂内部几种单一添加剂的比例不同而已。4.2.1 降凝剂降凝剂是一种化学合成的聚合物或缩合物，在其分子中一般含有极性基团

48、（或芳香核）和与石蜡烃结构类似的烷基链。降凝剂不能阻止石蜡在低温下结晶析出，即油品的浊点不变，它是通过在蜡结晶表面的吸附或与蜡共晶来改变蜡晶的形状和尺寸，防止蜡形成三维网状结构，使之仍然保持油在低温下的流动能力。要强调的是，降凝剂只在含有少量蜡的油品中才能起降凝作用，油品中不含蜡或含蜡太多都无降凝效果。最常用的降凝剂有二甲基丙烯酸甲酯。4.2.2 油性剂和极压抗磨剂油性剂通常是动植物油或在烃链末端有极性基团的化合物，这些化合物对金属有很强的亲和力，其作用是通过极性基团吸附在摩擦面上，形成分子定向吸附膜，阻止金属互相间的接触，从而减少摩擦和磨损。又称油性添加剂。烃链末端具有极性基的化合物。能在金

49、属面上形成吸附膜，从而防止金属间的接触摩擦。 极压抗磨剂是一种重要的润滑脂添加剂，大部分是一些含硫、磷、氯、铅、钼的化合物。在一般情况下，氯类、硫类可提高润滑脂的耐负荷能力，防止金属表面在高负荷条件下发生烧结、卡咬、刮伤；而磷类、有机金属盐类具有较高的抗磨能力，可防止或减少金属表面在中等负荷条件下的磨损。实际应用中，通常将不同种类的极压抗磨剂按一定比例混合使用性能更好。利用一般磷化物具有抗磨性、氯化物与硫化物具有的极压性，使添加剂同时含氯、含磷或含硫化合物，从而既具有极压性，又具有抗磨性。4.2.3 抗氧剂和抗腐剂 用燃料油、煤油、汽油、天然气或人造气体、液化气等作为燃料的发动机必须使用润滑剂

50、（如石蜡基润滑油）来润滑它们的运动部件。润滑油在使用中要与空气接触，各种机械设备也会产生热量，使运转中的摩擦部位温度升高，另外，设备中的各种金属材质，如铜、铁等均会起催化作用加速油品的氧化变质，最终是润滑油粘度增加，生成酸性物质腐蚀金属材质，也会生成各种炭状或沥青状沉淀物质如漆膜等堵塞管路。所有这些变化均对油品的继续使用和设备正常运行带来不利影响。因此要求油品有较好的抗氧和抗腐作用。在油品中加入抗氧和抗腐添加剂，其目的是抑制油品的氧化过程，钝化金属对氧化的催化作用，起到延长油品使用和保护机器的目的。 4.2.4 防锈防腐剂防锈剂是一种极性很强的化合物，其极性基团对金属表面有很强的吸附力，在金属

51、表面形成紧密的单分子或多分子保护层，阻止腐蚀介质与金属接触，起到防锈作用。另外，溶解防锈剂的基础油，可在防锈剂吸附少的地方进行吸附，深入到防锈添加剂分子之间，借组范德华力与添加剂分子共同作用，使吸附膜更加牢固；另外，由于基础油的作用，使添加剂对金属表面的吸附更加牢固不易脱离，油还可以与添加剂形成浓缩物，从而使吸附膜更加紧密。 4.2.5 抗泡剂 润滑油使用中，常会受到震荡、搅动等影响，使空气进入润滑油中，以至于形成气泡，则将影响润滑油的润滑性能，加速氧化速度，导致油品损失，而且会阻碍油品的传送，使供油中断，妨碍润滑，对液压油影响其压力的传递。抗泡剂作用主要是抑制泡沫的产生，提高消除泡沫的速度，

52、以免形成安定的泡沫。它能吸附在泡沫上，形成不安定的膜，从而达到破坏泡沫的目的。最常用的抗泡剂是甲基硅油抗泡剂。第五章 车辆齿轮油的分类及选用汽车的传动机构和转向机构都广泛使用齿轮传动。人们通常把用于手动变速器、后桥齿轮传动机构和转向机构的润滑油统称为汽车齿轮油。5.1 汽车齿轮油的种类目前,世界各国大多采用美国石油学会(API)质量分类法和美国汽车工程师学会(SAE)的粘度分类法。5.1.1 汽车齿轮油的质量等级我国汽车齿轮油按其使用性能，分为普通齿轮油和双曲线齿轮油两大类。根据组成不同，又可分为渣油型和馏分型2种。美国石油学会(API)按齿轮油的使用承载能力和使用场合的不同，将其分为从GL-

53、1到GL6六个质量等级（见表）。我国车辆齿轮油参照国际上通用的API分类法，将其分为普通车辆齿轮油、中负荷车辆齿轮油、重负荷车辆齿轮油类。各档油品的性能、使用范围和技术要求见表2。表 汽车齿轮油使用性能分级 级别 适用范围 低齿面压力、低滑行速度下运行的汽车螺旋锥齿轮、蜗轮后桥和各种手动变速器。直馏矿物油不加添加剂，能满足这类情况的要求。 汽车蜗轮后桥齿轮，由于其负荷、温度及滑动速度的状况，使级齿轮油不能满足要求的蜗轮齿轮所规定的用油。通常加脂肪类物质，不加极压添加剂。 中等速度及负荷运转的汽车手动变速器和后桥螺旋锥齿轮规定，加有少量极压添加剂。 在高速低扭矩及低速高扭矩下运转的汽车、轿车和其

54、他车辆的各种齿轮，特别是齿轮，加有较多的极压添加剂。 在高速冲击负荷、高速低扭矩、低速高扭矩条件下运转的轿车和其他车辆的各种齿轮，特别是齿轮，加有大量的极压添加剂。 高速冲击负荷下运转的轿车和其他车辆的各种齿轮，特别是高偏置齿轮，加有多量的极压添加剂。表 国产汽车齿轮油的质量等级级别 代号 性能和使用范围 相当的API级别普通车辆 由精制矿物油加入抗氧化剂、防锈剂、抗泡沫剂和 GL-3 齿轮油 少量极压添加剂等制成。适用于中等速度的负荷、 比较苛刻的手动变速器和螺旋锥齿轮的驱动桥中负荷车 由精制矿物油加入抗氧化剂、防锈剂、抗泡沫剂和 GL-4 辆齿轮油 少量极压添加剂等制成。适用于中等速度的负

55、荷、 比较苛刻的手动变速器和螺旋锥齿轮的驱动桥由精制矿物油加入抗氧化剂、防锈剂、抗泡沫剂和极压添加剂等制成。适用于润滑螺旋锥齿轮减速机构和工作条件不太苛刻的齿轮减速机构，以及要求使用 API GL-4级齿轮油的进口车辆的齿轮传动机构 重负荷车 由精制矿物油加入抗氧化剂、防锈剂、抗泡沫剂和 GL-5辆齿轮油 极压添加剂等制成。适用于润滑汽车传动系工作条 件苛刻的各种齿轮。以及要求使用API GL-5级齿轮油 的进口汽车的主减速器，亦可用于某些手动变速器5.2 车辆齿轮油的正确选用5.2.1 根据工作条件的苛刻程度选择齿轮油的质量等级工作条件的苛刻程度可用齿轮的接触压力和滑动速度的乘积值的大小来衡

56、量。压力与速度剧烈变化的幅度也可反映齿轮工作条件的苛刻程度。近年来，进口和中外合资生产的轿车及部分载货汽车的主减速器的齿轮，轮齿间接触压力达3000MPa以上，滑动速度超过10m/s;油温高达120130，工作条件十分苛刻，必须使用CLE级齿轮油（GL-5）。主减速器采用齿轮， 但齿面接触压力在3000MPa以下，滑动速度在1.58 m/s之间，工作条件不太苛刻，可选用CLD级齿轮油（GL-4级）。国产东风EQ1090、BJ1040、BJ2022和上海SH760A等都是选用GL-4级齿轮油。5.2.2 根据运行环境条件来选择汽车齿轮油的粘度等级汽车齿轮油的低温粘度决定了齿轮传动机构低温下的操作

57、性能。一般把齿轮油的表观粘度达时的最高温度，作为其适用的最低气温（见表），并根据当地的最低气温进行选用。多级油的最低适用气温见表。另外，为避免齿轮的过度磨损，把齿轮油的运动粘度不低于2时的温度作为汽车齿轮油最高工作温度。调查研究表明，在我国南方地区炎热季节，后桥油温最多高于环境气温，即油温不会超过。所以，从润滑角度考虑，一般车辆号油完全可以满足其使用要求，只有在天气特别炎热或负荷特别重的车辆上才使用号油。表 汽车齿轮油的粘度分类粘度牌号 粘度为150Pas时的 运动粘度（100），mm2 /s最高温度（） 最小 最大 -55 4.1 -40 4.1 -26 7.0 -12 11.0 13.5 小于24.0