表面结构会影响机械零件的使用性能和寿命, 特别是对在高温、 高压和高速条件下工作
的机械零件影响尤为严重, 其影响主要有以下几个方面。
(1) 对摩擦和磨损的影响
当两个零件的表面相接触且具有相对运动时, 由于峰顶之间的接触作用会产生摩擦阻
力, 而使零件磨损。 因此, 零件的表面越粗糙, 摩擦阻力就越大, 两个相对运动的表面间有
效接触面积就越少, 导致单位面积压力增大, 零件运动的表面磨损就越快。90
必须指出, 并不是零件表面越光滑磨损量就一定越小。 这是因为零件的耐蚀性不仅受表
面粗糙度的影响, 还与磨损下来的金属微粒的刻划、 润滑以及分子间的吸附作用等因素有
关。 当零件的表面过于光滑时, 不利于在该表面上储存润滑油, 易使相互运动的表面间形成
半干摩擦或干摩擦。 所以, 特别光滑的表面有时反而加剧磨损。 实践证明, 磨损量与评定参
数Ra值之间的关系, 如图4-2所示。
(2) 对配合性能的影响
表面结构会影响配合性质的稳定性, 进而影响机器或仪器的工作精度和可靠性。 对于有
相对运动的间隙配合, 因表面粗糙度的峰尖在运转时会很快磨损, 使得间隙增大; 对于过盈
配合, 粗糙表面轮廓的峰尖在装配时被挤平, 使得实际有效过盈量减少, 从而降低了连接
强度。
(3) 对疲劳强度的影响
零件的表面越粗糙, 其表面的凹谷越深, 波谷的曲率也就越小, 应力集中就会越严重。
当零件在承受交变载荷时, 由于应力集中的影响, 使疲劳强度降低, 零件疲劳损坏的可能性
就越大, 久而久之会导致零件表面产生裂纹而损坏, 如图4-3所示。
(4) 对接触刚度的影响
零件表面越粗糙, 两个零件表面间的实际接触面积也就越小, 单位面积受力也就越大,
这就会使峰尖处的局部塑性变形加剧, 接触刚度降低, 导致影响机器的工作精度和抗振性。
(5) 对耐蚀性的影响
零件表面越粗糙, 表面积越大, 凹谷越深, 即粗糙的表面易使腐蚀性物质附着于表面的
凹谷处, 并渗入到金属内层, 造成表面锈蚀加大 (腐蚀加剧), 如图4-3所示。
另外, 表面结构对零件结合面的密封性能、 对流体流动的阻力、 对机器和仪器外观质量
以及表面涂层的质量等都有很大影响。 因此, 在零件进行几何精度设计时, 提出表面结构要
求是非常必要的。
磨损量
Ra
图4-2 磨损量与Ra的关系
腐蚀性物质
图4-3 表面结构对接触刚度和耐蚀性的影响