工程摩擦学1
磨损及磨损理论
磨损及磨损理论
❖ 粘着磨损又称擦伤或咬合磨损。 ❖ 出现条件：相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，
润滑条件差，接触应力大。 根据粘着点的强度和破坏位置不同，粘着磨损
一下五种不同的形式（五类典型粘着磨损） ：
(1)轻微磨损:
摩擦学基础知识 —磨损及磨损理论
磨损及磨损理论
第一节 概 述
任何机器运转时，相互接触的零件之间都将因相对运动而产 生摩擦，而磨损正是由于摩擦产生的结果。由于磨损，将造成 表层材料的损耗，零件尺寸发生变化，直接影响了零件的使用 寿命。从材料学科特别是从材料的工程应用来看，人们更重视 研究材料的磨损。据不完全统计，世界能源的1／3～1／2消耗 于摩擦，而机械零件80％失效原因是磨损。
粘着结合强度比摩擦副基体金属抗剪切强度都低，剪切破坏发生在 粘着结合面上，表面转移的材料较轻微。
此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料迁移也不显著。通常 在金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生轻微粘着摩损。
(2)涂抹:
粘着结合强度大于较软金属抗剪切强度，小于较硬金属抗剪切强度。 剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内，软金属涂抹在硬 金属表面。这种模式的摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。
材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。
存存在在压压坑坑，，间间或或有有粗粗短短划划痕痕，，由由磨磨粒粒冲冲击击表表面面造造成成
磨损及磨损理论
3. 表面破坏方式与机理对应关系
磨损及磨损理论
1.8磨损的评定
第一章 摩擦学基础知识(润滑)
三、润滑脂及其主要性能 • 组成：基础油+稠化剂+添加剂+澎润土 • 润滑脂的性能指标主要有针入度、滴点、析 油量、机械杂质、灰分、水分等
1）针入度 软硬程度 H(mm)/0.1
h
阻力大小、流动性强弱
标准锥体，150g，25 ℃ ，5s
2）滴点----固体 流体的温度转折点，表示耐热性 3）防水性能； 4）静音性能； 5）种类 A)钙基脂：抗水，适于轻中重载荷； B)钠基脂：高温，但不抗水； C)锂基脂：多用途，最好； D)铝基脂：高度耐水性，航运机械 E)其它特种润滑脂（特种合成油、添加剂、 稠化剂等）
五、添加剂 • 作用越来越大，在润滑脂、合成油中不加添加剂，
六、对润滑剂的要求
较低的摩擦系数 良好的吸附和渗入能力 有一定的黏度 有较高的纯度和抗氧化性 没有腐蚀性 有良好的导热性和较大的热容量
七、润滑装置 单体供油装置 油壶， 油杯，
油枪
油杯
压配式油杯
滴油式油杯
油芯式油杯
油环
油链
• 集中供油装置 a) 简单的少数点位集中供油 b) 设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站+(稳压+冷却)+过滤+分配器+工位润滑
η t = η0 ( t0 / t )
m
2、润滑油的粘压特性
• 粘度和压力的关系近 似表示为:
η = η0 e
ap
粘温关系曲线
3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能 油性 （边界润滑和粗糙表面尤其重要） 4、闪点—瞬时燃烧和碳化的温度； 闪点 燃点—长时间连续燃烧的温度（高温性能）； ； 燃点 5、凝点—冷却，由液体转变为不能流动的临界 凝点 温度； (低温启动性能) 6、极压性（EP）, 在重压下表面膜破裂的最大 极压性（EP） 接触载荷，用PB表示，(极限载荷） 7、酸值—限制润滑剂变质后对表面的腐蚀 酸值
一 摩擦学基础
摩擦学基础(l)近年来，摩擦学研究在物理学、材料学、机械工程学等领域取得了重要进展，成为应用广泛、理论基础扎实的学科。
本论文将从基础理论入手，系统介绍摩擦学的基本原理、研究方法和应用现状。
一、摩擦学的基本原理摩擦是物体相对运动时，由于接触面间互相作用而产生的阻力。
摩擦力的大小与接触面间的压力、材料性质等因素有关。
在物体相对运动状态下，摩擦力始终与运动方向相反，这是摩擦学的基本特点。
实际上，摩擦力不仅与运动状态有关，还与接触面之间的相互作用力密切相关。
摩擦力的大小、方向和稳定性均可由接触面微观结构的特点决定。
例如，当两个光滑的硬表面相互接触时，由于表面微观结构的特殊性质，摩擦力可近似为零；而两个粗糙的表面接触时，则有较大的摩擦力产生。
二、摩擦学的研究方法为了更好地研究摩擦学，我们需要寻找摩擦力的特点，从而确定相应的研究方法。
目前，常见的研究方法如下：（1）摩擦学实验。
该方法通过建立摩擦学模型，模拟实际摩擦条件，通过实验观察和测试，研究摩擦学中的影响因素、作用原理及其宏观特征。
（2）摩擦力理论分析。
该方法通过力学、热力学和统计物理等理论方法，建立数学模型，推导摩擦力公式，研究摩擦力大小、方向和稳定性等性质。
（3）摩擦学表征技术。
该方法通过各种表征手段，如扫描电镜、电子探针、拉力试验机等，分析和表征摩擦学中的微观特征，研究摩擦学行为和机制。
三、摩擦学的应用现状摩擦学的应用领域广泛，包括机械工程、材料工程、表面学、纳米技术及生物医学等。
其中，摩擦学在机械工程领域中的应用尤为广泛，如锅炉、汽车、机床等领域，均需要摩擦学研究的支持。
同时，在材料工程领域，稳定的摩擦是材料性能评价的关键。
总之，摩擦学的研究和应用对于各行各业都具有重要的意义，这一学科的发展必将推动现代技术和工业的进步。
同时，我们也期望今后能有更多的研究工作者加入到这一学科的研究中来。
在表面学领域，摩擦学可应用于摩擦学表征技术、自润滑材料的设计和表面改性等方面。
摩擦学理论研究及其在材料设计中的应用
摩擦学理论研究及其在材料设计中的应用摩擦学是一个涉及到机械、材料、化学等多个学科领域的研究方向，其探讨的是接触面发生滑动或相对运动时发生的摩擦过程及其相关现象和规律。
摩擦学在材料科学、机械工程、能源、环保等领域都有广泛应用。
摩擦学理论的发展始于17世纪末，当时的研究主要集中在摩擦力的测量和控制，以及摩擦副表面机理的本质探究。
到了20世纪，随着科技和工业的飞速发展，对于摩擦的研究也更趋理论化和系统化。
今天，摩擦学研究已经达到了一个高峰，其涉及到的新材料、新工艺和新技术也愈加精细和成熟。
材料设计中的应用材料科学中，摩擦学理论被广泛应用于材料设计中，以提高材料的性能。
例如，汽车发动机中的润滑油，就是为了减小发动机零部件之间的摩擦而使用的。
摩擦学可以帮助工程师设计合适的材料和表面涂层，在不同的应用环境下，使摩擦损失降至最小。
此外，摩擦学在材料研发和测试中也有很重要的地位。
首先，摩擦学理论可以帮助人们理解材料表面之间的相互作用和碰撞过程。
这种理解可以帮助人们开发新型材料，提高材料的机械性能和耐磨性能。
当新材料面世时，人们还可以通过摩擦学实验，测试其在不同环境下的摩擦性能、耐磨性能等指标，并根据实验结果进行相应的改进和优化。
其次，摩擦学理论可以帮助人们分析材料在使用中产生的摩擦和磨损现象。
这种分析可以帮助人们了解材料的损伤过程，以及使用寿命和安全性的变化情况。
通过摩擦学分析，人们可以准确地预测材料的磨损和损伤过程，以便对其进行维护、保养或更换。
同时，摩擦学分析也可以帮助人们探究材料的成分和结构，从而揭示材料性能的内在规律。
最后，摩擦学理论可以帮助人们实现材料的可持续发展和环保。
例如，通过摩擦学研究可以减少公路交通中的摩擦损失，以提高燃油经济性和减少环境污染。
此外，在电池材料的研究中，摩擦学也可以帮助人们了解电池材料之间的电化学反应、摩擦特性和磨损规律，从而开发更高效、更安全、更环保的电池材料。
结论摩擦学理论的研究和应用取得了巨大成就，其在材料设计、机械工程、环保、能源等领域得到了广泛应用。
摩擦学与表面技术研究
摩擦学与表面技术研究第一章概论摩擦学与表面技术是机械设计与制造中非常重要的一个领域。
摩擦学研究了物体间的摩擦、磨损及润滑等现象，而表面技术则探讨了如何通过表面工艺的改变来提高材料的性能。
在机械制造中，这两个方面的研究对于提高机件效率、延长机器寿命、节约能源等方面有着至关重要的作用。
在本文中，我们将分别介绍摩擦学和表面技术的相关知识。
第二章摩擦学摩擦学是研究两个物体接触后互相阻碍相对运动，并伴随着能量的损失的现象及其机制。
摩擦学主要包括三个方面：实验摩擦学、理论摩擦学和应用摩擦学。
实验摩擦学是通过实验手段来研究摩擦学现象的一门学科。
实验摩擦学经常需要进行的试验包括摩擦系数测定、磨损实验、润滑实验等。
在试验摩擦学中，科学家们研究了很多现象，如摩擦系数的变化规律、表面形貌的影响、润滑膜的形成及断裂等。
这些实验研究为发展理论摩擦学打下了坚实的基础。
理论摩擦学是指通过数学和物理方法来研究摩擦学现象的一门学科。
理论摩擦学可以分为微观和宏观两个方面。
微观理论摩擦学主要研究物体表面的原子层级接触和摩擦机理，包括材料的力学性质、表面电荷的分布、几何形态等。
而宏观理论摩擦学则侧重于宏观力学现象的研究，如不同材料之间的摩擦现象、低温下的摩擦等。
应用摩擦学是通过理论和实验研究来解决实际工程问题的应用研究。
应用摩擦学涉及的范围很广，如机械制造、摩擦密封、磨料磨损、润滑和摩擦材料等。
应用摩擦学在实际中有着广泛的应用，提高了机械制造的效率和质量。
第三章表面技术表面技术是指通过表面工艺对材料表面进行改进的一门学科。
表面技术的目的是改善材料表面功能，提高其机械性能和化学性能，从而满足不同的工程需求。
表面技术包括表面涂层、表面改性和表面管理。
表面涂层是指在材料表面形成一层功能涂层，以提高材料的性能。
表面涂层可以是金属涂层、陶瓷涂层或者有机涂层等。
例如，通过表面涂层可以增加零件的抗磨损性、耐腐蚀性和防护性等。
表面改性是指通过物理或化学方法改变材料表面的物理结构和化学成分，以提高材料的性能。
机械结构的摩擦学与表面工程技术
机械结构的摩擦学与表面工程技术摩擦学是研究物体之间相对运动时的力学现象和规律的学科，而机械结构中的摩擦学则是将其应用在机械系统中，以提高运动性能与寿命。
而表面工程技术则是为了改善材料表面的性能而进行的一系列工艺技术和处理方法。
机械结构的摩擦学与表面工程技术在现代工程领域起着不可忽视的作用。
一、摩擦学的基本原理与应用1.1 摩擦力与摩擦系数摩擦力是物体在相对运动时所受到的阻碍力，摩擦系数则是描述物体之间摩擦力大小的参量。
摩擦力对机械系统的性能和寿命有着直接影响，因此减小摩擦力是提高机械系统效率的关键。
为了有效地减小摩擦力，我们需要了解不同材料之间的摩擦系数，并通过表面工程技术对材料进行改良。
1.2 润滑与磨损润滑是减小摩擦力的常用方法，通过在物体之间形成润滑膜，可以减少摩擦力和磨损。
在机械结构中，常用的润滑方式包括干摩擦、润滑油膜、固体润滑材料等。
此外，针对高温和高速运动的机械系统，还可以采用液体金属润滑等先进的润滑方式。
1.3 动摩擦学与静摩擦学动摩擦学和静摩擦学是摩擦学中的两个重要分支。
动摩擦学研究物体在相对运动时的摩擦现象和规律，而静摩擦学研究物体在静止时的摩擦现象和规律。
了解动摩擦学和静摩擦学的原理与特点，对于优化机械结构和提高机械性能非常重要。
二、表面工程技术的应用与发展2.1 表面硬化技术表面硬化技术是通过改变材料表面的组织结构和化学成分，使其表面具有较高的硬度和抗磨损性能。
常用的表面硬化技术包括淬火、渗碳、涂层等。
表面硬化技术不仅可以提高材料的机械性能，还可以延长材料的寿命。
2.2 表面涂层技术表面涂层技术是一种通过将特定材料涂覆在基材表面，以改善材料性能的方法。
常见的表面涂层技术包括电镀、喷涂、镀层等。
通过表面涂层技术，可以增强材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能，从而提高机械结构的寿命和性能。
2.3 表面处理技术表面处理技术是通过改变材料表面的形貌和结构，以提高其摩擦学性能的方法。
高中物理必修一课件摩擦力
实验器材准备和操作步骤
• 实验器材：斜面、滑块、弹簧测力计、细线、刻度尺、天平、砝码等。
实验器材准备和操作步骤
02
01
03
操作步骤
1. 将斜面固定在水平桌面上，调整斜面的倾角，使滑 块能沿斜面匀速下滑。 2. 用天平测量滑块的质量m，并记录数据。
数据处理、误差分析及结论
结论：通过本实验，我 们可以得出以下结论
1. 滑动摩擦力与正压力 成正比，即f=μN，其 中μ为滑动摩擦系数。
2. 滑动摩擦系数与接 触面的材料、粗糙度、 温度等因素有关。不同 材料的接触面具有不同 的滑动摩擦系数。
3. 通过实验测量和数据 处理，我们可以得到较 为准确的滑动摩擦系数 值，为工程应用和科学 研究提供参考依据。
摩擦力分类
根据摩擦力的性质，可将其分为滑动摩擦力和静摩擦力两大类。
滑动摩擦力与静摩擦力区别
滑动摩擦力
当一个物体在另一个物体表面上滑动时，会受到阻碍它滑动 的力，这种力叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与物体相 对运动方向相反。
静摩擦力
当两个物体没有相对运动，但有相对运动趋势时，它们之间 的接触面上会产生一个阻碍它们相对运动趋势的力，这种力 叫做静摩擦力。静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向 相反。
大小
滑动摩擦力的大小与正压力成正比，比例系数称为动摩擦因数，用公式 表示为$f = mu N$，其中$f$为滑动摩擦力，$mu$为动摩擦因数， $N$为正压力。
方向
滑动摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反，总是阻碍物体间的相 对运动。
03
计算方法
根据滑动摩擦力的公式$f = mu N$，可以计算出滑动摩擦力的大小。
第四章摩擦、磨损及润滑概述§4―1摩擦学发展概况§4―2
机械设计教案（68）第四章 摩擦、磨损及润滑概述大纲要求：了解机械零件的润滑状态；了解机械零件的摩擦与磨损规律；掌握常用润滑 材料和润滑方式；了解常用密封方法和密封件的性能与选用。
（2＋1 学时） 重点内容：机械零件的摩擦状态、磨损规律。
常用润滑油和润滑脂的主要性能指标及选 用原则。
常用润滑方式。
常用密封方法。
常用密封件的性能及选用。
§4―1 摩擦学发展概况Jost 的报告，Tribology诞生，摩擦学研究得到世界各国的广泛重视，成果丰硕。
§4―2 摩擦静摩擦 滚动摩擦摩擦 摩擦 干摩擦动摩擦 滑动摩擦 边界摩擦流体摩擦 混合摩擦边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦膜厚比λ≤ 1 λ ＞ 3 1 ≤λ≤ 3F.P.Bowden ,Tabor在 1945年提出摩擦的粘着理论，1963 年又进一步提出修正的粘着 理论。
目前可以解释很多摩擦现象。
边界摩擦理论认为：边界膜 吸附膜 物理吸附膜 （靠润滑油中的极性分子形成――油性）化学吸附膜 （靠润滑油中的化学键结合形成）反应膜（靠润滑油中的 S、P、Cl等与金属表面的化学反应形成――极压性）维持边界膜是相互运动的摩擦表面所必需的，否则将会产生剧烈摩擦。
吸附膜 只在较低温度下存在。
反应膜 只在较高温度下（通常 150 o C～200 o C)才能生成。
反应膜牢固，但有腐蚀性。
添加剂的合理应用 ，见图4－10流体润滑（液体润滑） 动压液体润滑 （滑动轴承中讲述）静压液体润滑§4―3 磨损磨损的一般规律 ，图 4－6 ――磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 跑合（磨合）的重要性――有合适的磨合期，按一定的规程进行缓慢、逐级加载，并注 意润滑油的清洁，防止磨粒磨损。
磨损按其机理可分为：粘附磨损磨粒磨损机械设计教案（68）疲劳磨损冲蚀磨损（流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损）腐蚀磨损（机械化学磨损）§4－3 润滑剂、添加剂和润滑方法（一）润滑剂1．润滑油润滑油的种类润滑油的主要性质指标：⑴ 粘度――表征润滑油流动时的内部阻力。
摩擦学(第一讲)
Low friction coating Surface texture control
Durability
Wear resistant coating for aluminum bores
Environment
Need better material and /or finish for reduced oil consumption
关于可生物降解的润滑剂的研究主要涉及生
物降解性、毒性、职业安全与卫生以及排放 等方面。此外，还研究了以植物油改性后生 产出的可生物降解的润滑油（脂）。
国外已有多种环境友好润滑剂的商品，其 需求量逐年上升，它将逐步取代矿物基润滑 油。
摩擦噪声的防治
主要研究了对环境产生噪声污染严重的高
频尖啸摩擦噪声（1-15KHz）产生的机理。 提出了各种可定性分析的理论模型，还研究 了摩擦副表面形貌对摩擦噪声的影响。
摩擦学
课程安排如下： 第一讲：绪论——摩擦学发展与展望 第二讲：磨损表面形态与固体摩擦 第三讲：磨损机理与分类 第四讲：流体润滑与Reynolds方程 第五讲：弹性流体润滑 第六章：磨损检测与失效分析（一） 第七章：磨损检测与失效分析（二） 第八讲：油液分析在线检测技术专题 第九讲：汽车脂润滑专题 第十讲：纳米摩擦学专题
主要结论
重视润滑技术，每年在工业上可节约 5亿英镑，并可大大提高技术的发展速 度，为实现国家经济目标做出非常重大 的贡献； 为了消除Lubrication一词的局限性以 至忽视这门边缘学科，建议采用 Tribology（摩擦学）一词来表达这门学 科的内涵。
此外国内外的一个普遍共识
1、全世界有30——50%的能源是以各种形式 消耗在摩擦上 2、摩擦导致的磨损是机器设备失效的主要原因 3、大约80%的损坏零件是由于各种形式的磨损 引起的 4、摩擦学是一个涉及多和学科的系统科学。
摩擦学原理(第1章摩擦表面状态)2013
22
1.1.1 geometrical form error of surface
23
The surface geometrical characteristic pay important role in the friction, wear and lubrication under mixture lubrication(混合润滑) and dry contact condition （干摩擦）
18
Introduction of the friction theory
Friction is one of three major parts of tribology. Friction phenomenon is also the earliest phenomenon observed by human beings。
中国汽车工业协会统计分析，2013年1-9月，中国品牌乘用车共 销售512.50万辆，同比增长12.14%， 德系、日系、美系、韩 系和法系乘用车分别销售254.17万辆、198.28万辆、160.46万 辆、116.12万辆和40万辆，分别占乘用车销售总量的19.78%、 15.43%、12.49%、9.04%和3.11%。 中国汽车1-9月产销量1281万辆.
Analyzing the friction surface properties, such as, wetting angle, surface energy and surface adsorption。
Analyzing the contact problem of roughened surface 。By introduce contact area, contact model，to analyze the contact stress, contact deformation in the contact elements along it’s deepness，which involve statistics, Physical chemistry, materials science and elasticity.
第一章 摩擦学基础知识(磨损)
1.3
研究内容：
(1) 磨损类型及发生条件、特征和变化规律。 (2) 影响磨损各种因素，包括材料、表面形
态、 环境、滑动速度、载荷、温度等。
(3) 磨损的物理模型、计算及改善措施。 (4) 磨损的测试技术与实验分析方法。
1.4
磨损过程的一般规律：
1.磨损过程曲线：典型磨损曲线通常由三种不同 的磨损变化阶段组成。
d:材料的硬度： 硬度高的金属比硬度低的 金属抗粘着能力强，表面 接触应力大于较软金属硬 度的1/3时，很多金属将由 轻微磨损转变为严重的粘 着磨损。 e: 表面粗糙度：一般情况下， 降低摩擦副的表面粗糙度能 提高抗粘着能力。
硬度的影响
(2) 外部环境条件： a:润滑条件：在润滑油或润滑脂中加入油性或极压
(1)
磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。 出现在初始运动阶段，由于表面存在粗糙 度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨 损速度快。
(2)稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳
定状态，磨损率保持不变。标志磨损条 件保持相对稳定，是零件整个寿命范围 内的工作过程。
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损
b:材料的互溶性：
？相同金属或互溶性大的材料摩擦副易发生 粘着磨损。 ？异种金属或互溶性小的材料摩擦副抗粘着 磨损能力较高。 ？金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于 异体金属摩擦副 。
c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力
高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
(5) 咬死：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强 度都高，粘着区域大，切应力低于粘着 结合强度。摩擦副之间发生严重粘着而
机械工程中的摩擦学性能研究与分析
机械工程中的摩擦学性能研究与分析摩擦学是机械工程中一个重要的学科领域，研究材料之间的摩擦和磨损行为以及摩擦对设备性能的影响。
通过深入研究摩擦学性能，我们可以更好地了解材料的摩擦特性，提高机械设备的效率和寿命。
一、摩擦学性能研究的重要性摩擦现象广泛存在于各个领域，无论是机械设备还是工程结构，都需要考虑到摩擦对系统的影响。
例如，传统的磨擦副材料在摩擦过程中容易受到磨损，导致设备性能下降，甚至损坏。
因此，研究摩擦学性能对于提高材料的耐磨性能和延长设备的使用寿命具有重要意义。
二、摩擦学性能影响因素的研究摩擦学性能的研究需要考虑多种影响因素，其中包括材料的物理性质、表面形貌、润滑方式等。
首先，材料的物理性质对摩擦学性能有着重要影响。
例如，材料的硬度和强度决定了其耐磨性能和抗拉应力能力，而热导率和膨胀系数则影响了摩擦过程中的热量传递和材料膨胀。
其次，材料的表面形貌对摩擦学性能也有较大影响。
表面粗糙度和形貌特征决定了接触面积和接触形状，从而影响了摩擦学性能。
例如，光滑平整的表面通常具有较低的摩擦系数，而粗糙表面则容易产生摩擦磨损。
最后，润滑方式也是影响摩擦学性能的重要因素之一。
传统的润滑方式包括干摩擦、边界润滑和流体润滑等。
不同的润滑方式对摩擦学性能有着不同的影响。
例如，在边界润滑条件下，摩擦副材料之间的摩擦减小，从而减少了磨损，延长了设备的使用寿命。
三、摩擦学性能分析的方法和工具为了研究和分析摩擦学性能，科研人员通常采用多种方法和工具。
例如，实验方法可以通过设计和制作摩擦副试样，利用试验设备对摩擦过程进行测量和记录。
通过实验，可以获取到材料的摩擦系数、磨损速率等重要数据，用于分析和比较不同材料或润滑方式的性能差异。
另外，仿真模拟也是研究摩擦学性能的重要手段之一。
借助计算机软件，可以对摩擦学行为进行建模和仿真。
通过模拟摩擦副的运动和相互作用，可以预测摩擦学性能，优化设计参数，并提供设计指导和建议。
四、摩擦学性能的应用领域摩擦学性能研究的成果在实际应用中有着广泛的应用前景。
机械系统中的摩擦学研究
机械系统中的摩擦学研究摩擦学是研究物体相对运动时产生的摩擦力的科学，它在机械系统中具有重要的应用价值。
机械系统中的摩擦学研究主要关注摩擦力的特性、来源以及如何减小摩擦损失等方面。
本文将从摩擦力的定义开始，介绍机械系统中的摩擦学研究的重要性，以及一些常见的摩擦学理论和应用。
首先，我们需要了解什么是摩擦力。
摩擦力是两个物体在相对运动中相互抵抗运动的力。
它是由于两物体接触表面之间的粗糙度和微观形状不匹配而产生的。
摩擦力的大小与接触面积、表面粗糙度、压力以及物体间的相互作用力等因素相关。
摩擦力在机械系统中起着至关重要的作用，既可以阻碍运动，也可以提供所需的摩擦力以实现牢固的连接。
摩擦力的主要来源有两种，一种是干摩擦力，另一种是润滑摩擦力。
干摩擦力是指在两个物体之间没有润滑剂的情况下产生的摩擦力。
干摩擦力的大小取决于物体之间的相互作用力和表面形状。
润滑摩擦力是指在两个物体之间存在润滑剂的情况下产生的摩擦力。
润滑剂可以减小物体之间的接触面积，从而减小摩擦力。
润滑剂常见的有润滑油、润滑脂以及固体润滑剂等。
机械系统中的摩擦学研究对提高机械系统的效率和可靠性至关重要。
摩擦力会产生能量损失和热量，降低机械系统的效率。
因此，通过研究摩擦力的特性和来源，我们可以找到减小摩擦损失的方法，提高机械系统的效率。
此外，摩擦力还会引起磨损和疲劳，导致机械系统的故障和寿命缩短。
因此，研究摩擦力对延长机械系统的使用寿命具有重要意义。
在机械系统中，常用的摩擦学理论有阿基米德原理、杨氏摩擦定律、库仑摩擦定律等。
阿基米德原理是摩擦力与接触压力的乘积与两物体之间的相对滑动速度成正比，与物体间的相对速度无关。
杨氏摩擦定律是指在干摩擦条件下，摩擦力与物体之间的接触面积成正比。
库仑摩擦定律是指在干摩擦条件下，摩擦力与两物体之间的压力成正比。
除了理论研究外，摩擦学在实际应用中也有广泛的应用。
例如，在机械传动中，通过选择合适的摩擦副、润滑剂或采用新型的摩擦材料，可以减小传动损失，提高传动效率。
易格斯滑动摩擦2,1法则
易格斯滑动摩擦2,1法则什么是易格斯滑动摩擦2,1法则？易格斯滑动摩擦2,1法则是机械工程领域中一个重要的原理，它描述了滑动摩擦的现象和规律。
根据这个法则，滑动摩擦力可以分为两个部分，静摩擦力和滑动摩擦力。
静摩擦力的大小等于两个物体之间的正压力与相互间的静摩擦系数乘积，而滑动摩擦力的大小则等于正压力与相互间的滑动摩擦系数乘积。
该法则的名称中的“2,1”代表了滑动摩擦系数通常大于静摩擦系数的事实。
为什么滑动摩擦系数通常大于静摩擦系数？这个现象在很多物体的摩擦中都可以观察到。
比如，当我们推动一个静止的物体时，我们需要施加一定的力量才能使其开始运动。
而一旦物体开始运动，我们只需要施加较小的力量来维持它的运动。
这是因为静摩擦系数一般大于滑动摩擦系数的缘故。
滑动摩擦系数通常大于静摩擦系数的现象可以通过分子间力的不同来解释。
在两个物体接触的微观层面上，当物体静止时，它们之间的分子间作用力很强，因此需要施加较大的力量才能克服这些作用力使物体开始运动。
而一旦物体开始滑动，由于分子间作用力得到了破坏，滑动摩擦系数就会减小。
易格斯滑动摩擦2,1法则的应用领域和意义是什么？易格斯滑动摩擦2,1法则在工程设计和实际应用中具有重要的价值和意义。
它可以帮助我们准确地预测和计算摩擦力的大小，从而在设计和制造中考虑和解决摩擦问题。
在机械设计中，了解摩擦力的大小对于选择适当的材料和润滑方式非常重要。
通过使用易格斯滑动摩擦2,1法则，工程师可以优化设计，减少能源消耗和磨损，在机械系统中提高效率和可靠性。
此外，易格斯滑动摩擦2,1法则还可以应用于润滑和摩擦学领域的研究中。
研究人员可以通过实验和数值模拟来探索不同材料和润滑方式对摩擦力的影响，从而为工程实践提供更精确和可靠的数据和方法。
在实际应用中，易格斯滑动摩擦2,1法则的使用和理解也有助于减少机械系统的故障和损坏。
正确预测和控制摩擦力，可以延长机械部件的寿命，减少维修和更换的频率，降低维护成本。
一种摩擦系数测试方法
一种摩擦系数测试方法摩擦系数测试方法是一种用于测量物体之间摩擦力大小的方法。
摩擦系数描述了两个物体表面间的摩擦力大小，通过知晓摩擦系数，我们可以评估各种材料之间的摩擦力大小，这对于材料选择、摩擦学研究以及工程应用都具有重要意义。
有多种方法可以测量摩擦系数，下面介绍几种常用的方法：1. 斜面法：斜面法是一种简单有效的测试方法，通过将物体放置在斜面上，用斜面倾斜的角度和物体滑下的加速度来测量摩擦系数。
根据牛顿第二定律和几何关系，可以通过实验测量得到摩擦系数。
2. 动态摩擦计法：动态摩擦计是一种专门用于测量摩擦系数的仪器，通过对摩擦表面施加力并观察摩擦系数能结果来测量。
通常使用一个固定平台放置摩擦表面，然后用一块可移动的摩擦材料施加力，并通过测力计和位移计等仪器来测量力和位移，从而计算得到摩擦系数。
3. 回转摩擦计法：回转摩擦计是一种适用于液体或润滑材料的测试方法，通过在一个环形通道内旋转某种材料来测量摩擦系数。
通过测量转速和扭矩，可以计算得到摩擦系数。
4. 拉伸摩擦法：拉伸摩擦法适用于测量两种材料之间的静态或动态摩擦系数。
这种方法通过将一种材料用于拉伸机，另一种材料用于固定夹具，施加拉力并测量摩擦力，从而计算摩擦系数。
以上是几种常用的摩擦系数测试方法，不同的方法适用于不同的材料和应用场景。
在进行摩擦系数测试时，需要注意试样的准备和材料的选择，以及测试条件的控制，确保实验结果的准确性和可靠性。
摩擦系数测试方法在材料科学、工程设计和生产过程中都具有广泛的应用。
通过测量摩擦系数，可以评估材料之间的摩擦性能，为材料的选择和设计提供依据。
此外，在各种机械设备、轴承、传动系统和制动系统中，摩擦系数的大小对于性能和效率的影响十分重要，通过摩擦系数的测试和分析，可以优化系统设计，提高设备的效率和可靠性。
总之，摩擦系数是描述物体表面间摩擦力大小的重要指标，通过合适的测试方法可以得到准确的摩擦系数。
摩擦系数的测试方法应根据具体材料和应用场景的要求来选择合适的方法，以确保实验结果的准确性和可靠性。
第一章 摩擦学基础知识(摩擦表面)解读
（3）描述参数（GB3505-83)： 相对支承长度率：
支承面积： Ax离峰顶h处面积 Ao离峰顶最大高度面积
（4）按支承面积的大小将轮廓图形分三个高度层：支承面积小 于25%的部分称为波峰，为最高层；在25%~75%之间部分称 为波中，为中间层；大于75%部分为波谷，最低层。
塑性接触状态:
实际接触面积与载荷为线性关系，而与高度分布函 数ψ(z)无关。 结论：实际接触面积与载荷的关系取决于表面轮廓 曲线和接触状态。当为塑性接触时，无论高度分布 曲线如何，实际接触面积都与载荷成线性关系。在 弹性接触状态下，大多数表面的轮廓高度接近于正 态分布，实际接触面积与载荷也具有线性关系。
第一章 摩擦学基础知识
1 摩擦表面
1.表面形貌组成：
固体表面的微观几何形状，即形状公差、波 纹度和表面粗糙度统称为表面形貌。
（1）表面形状误差：
实际表面形状与理想表面形状的宏观 偏差，是一种连续而不重复的形状偏差。 它是机床- 工件- 刀具系统的误差和弹 性变形等造成，如机床和刀具精度不够、 不正确的加工规范或温度应力等。表面 形状误差的数值由最大偏差表示，国家 标准 GB1182～1184-80 规定了形状和 位置公差。
（4）四次矩-峰态K：分布曲线的陡峭度。正态K =3，K<3概率分散，表面凸峰较平缓。K >3概 率集中，凸峰较尖锐。
(3). 自相关函数R(l)：
反映了相邻轮廓的关系和轮廓曲线的变化趋势。 对于任一条轮廓曲线，自相关函数是各点的轮廓 高度与该点相距一定间隔处的轮廓高度乘积的数 学期望，即
离散函数：测量长度内测量点n，高度值xi，则
哈工大摩擦磨损理论 第六章 磨损1-金属1
对于重载高速摩擦副，接触峰点的表面压力有时可达5 000 MPa， 并产 生1 000℃以上的瞬时温度。
而由于摩擦副体积远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点温度便迅速下 降，一般局部高温持续时间只有几毫秒。 润滑油膜、吸附膜或其他表面膜将 发生破裂，使接触峰点产生粘着， 随后在滑动中粘着结点破坏。 这种粘着、破坏、再粘着的交替过 程就构成粘着磨损。
第一节 概 述
一、磨损的定义 ：
磨损：是指任一工作表面的物质，由于表面相对运动而不断损失的 现象。摩擦是磨损的原因，而磨损是摩擦的必然结果。 磨损的危害：磨损将造成表层材料的损耗，零件尺寸的变化，直接 影响零件的使用寿命和机器的性能。生产中总是力求提高零件的耐 磨性。
利用磨损为生产服务：例如利用磨损原理所进行的加工（如研磨、 磨削、抛光等）。
图6－6 钢（HB223）的磨损常数和平均压力的关系曲线
图6－7 表面龟裂
3．影响粘着磨损的因素
影响粘着磨损的主要因素有，载荷、添加剂、摩擦副材料的组合、速 度和温度等。载荷和添加剂对粘着磨损的影响在第五章中已有初步介绍， 这里主要介绍其它因素对粘着磨损的影响。 1）摩擦副材料组合的影响 摩擦的相容性：通常，将一定的配对材料在发生摩擦和磨损时抵抗粘 着的性能称为摩擦的相容性。如果摩擦副在工作过程中具有低摩擦、高耐 磨度的性能，则摩擦的相容性好，反之则摩擦的相容性差。 冶金相容性：两种金属在固态能互相溶解的性能称为金属的冶金相容 性。金属间能互溶的材料，其冶金相容性好。 一般来说，相同金属或晶格类型、晶格间距、电子密度、电化学性能 相近的金属的冶金相容性好； 冶金相容性好的金属组合，其摩擦相容性就差，即磨损增大。 例如，铅、锡、铜和铟与铁的冶金相容性差，因此这四种材料可作为 滑动轴承耐磨材料的基础金属。
摩擦学作业1
1、摩擦有利：走路时,鞋与地面之间的摩擦有害：人拉笨重的物体时,物体与水平地面间的摩擦2、磨损有利：磨刀有害：机器的运动部件间产生的磨损3、润滑有利：自行车链条涂润滑油有害：跑步机涂过多润滑油，跑步带会打滑摩擦学三大公理1、摩擦学第一公理——摩擦学行为是系统依赖的发生在相对运动、相互作用表面和表面间的各种行为是摩擦学研究的内容,统称为摩擦学行为.表面的相对运动、相互作用是这些行为的原因,而行为的结果则是人们看到的各种与摩擦学有关的现象.摩擦学行为的内容十分复杂,将在以下举例加以讨论,更多的实例详见文献[3和5].应该强调的是,要注意元素之间的相对运动和相互作用,它们改变了单个元素的固有性质.所谓系统依赖,是指简单系统(见图1)以及由简单系统所构成的任何更为复杂的系统[3,5],其行为已不能由任何一个构成它的元素来实现.Fig 1 Simplest tribological system图1 最简单的摩擦学系统2、摩擦学第二公理——摩擦学元素的特性是时间依赖的与构成构件的材料相比,构成摩擦副的任何一个元素的材料承受更为严酷的载荷:在非常小的尺度范围内(表面不平)传递与构件整体所传递的相同的载荷,载荷密度极大;传递是在异构表面间实现的,不同于在同一材料内部的传递;同时存在相对运动,加剧了载荷的作用;而相对运动产生的高温则从物理和化学方面推动了变化的过程,如图2所示.这种由表面相对运动和相互作用引起的变化,其速度大大超过构件中由其它行为导致的变化,因此,过去通常作为时不变处理的系统,在摩擦学分析和摩擦学设计时,就必须作为时变对象处理.在系统整个生命周期中,变化的速度也常常分成如图3所示几个大小不等的阶段.也有另外一些系统具有更复杂的变化规律.摩擦学所要着重研究的内容之一,正是这种时变规律.Fig 2 The severity of work condition of a tribo-pair图2 摩擦副工作的严酷性Fig 3 Variation of the speed of change in a life cycle图3 全生命周期中时变速度的变化3、摩擦学第三公理——摩擦学行为是多个学科行为间强耦合结果就如图1所示的最简单的摩擦学系统而言,两个表面及两表面介质之间的相对运动和相互作用是力学行为;由此耗散的机械能转变为热能、热能向周边的传递并形成稳定的和不稳定的温度场是热力学和传热学行为;表面及表面间介质材料的分子相互作用及转移是物理学行为;表面及表面间介质材料的离子级和原子级相互作用是化学行为;如果两表面间存在电场和(或)磁场,则这些外场将导致电磁学行为,主要包括产生引力或斥力、导致表面和表面间材料分子排列的变化、导致表面材料中产生涡流和热等.以上这些行为之间存在相互强耦合作用.当孤立地研究其中任何一个行为时,可以采用其所从属的学科的理论和方法.而摩擦学的理论就是研究“在摩擦学环境下,它们之间相互耦合作用的规律”.这种规律“不是任何一个其它学科所能给出的”.与第一公理相比,第三公理集中反映行为方面的关系.。
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1.3 Today and future of tribology
二、摩擦学的发展趋势
1．微观摩擦学 2．特殊工况下的摩擦学 3．环境友好摩擦学 4．摩擦学失效与表面工程 5．摩擦学设计
计算机、微机电系统等。先进 试验、检测、分析仪器设备,纳 米材料、纳米技术. 高速、高载、超高温、超低温、 高真空、强辐射及各种外场作用 的摩擦学问题. 兼容润滑剂及环境友好润滑技术 高性能润滑材料和摩擦学表面工 程技术。
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1. 学习与工作简历 2. 研究领域
1.2 History of tribology 1.摩擦生热现象，即钻木取火的应用 2.润滑剂减少搬运的阻力
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1.2 History of tribology
3.古典摩擦定律 1)17-18 世 纪 - 法 国 阿 蒙顿和库伦 : 摩擦系数 :0.25 2)Newton(1642—1727)首先提出粘性液体流动定律； 1883年俄国被得罗夫提出了有润滑的两同心圆柱体间的摩 擦力计算公式;1886年英国的O.Reynolds建立了润滑膜中 压力分布的微分方程，为润滑技术奠定了理论基础。 3)1949年苏联格鲁宾提出了弹性液体动力润滑理论。英国 D.Dowson和黑金森提出油膜厚度的公式.边界润滑、静压润滑、 润滑剂等.
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二、摩擦学的应用及研究内容
除各种机械传动中的摩擦、磨损、润滑、密封问 题外，如机械制造中的切削、冲压、挤压、拉丝、 铰孔、轧制等成型过程，交通运输中对路面、轮 胎制动、刮水等的要求，以及建筑工业中的层压 结构、海洋工程中的潜水设备等，都有大量的摩 擦学问题。人类关节的摩擦与润滑的研究，已为 因关节丧失活动能力的病人提供了医治的途径。 固体的表面性质、接触力学、摩擦磨损的 机理和规律，流体和非流体润滑理论，特 殊条件下的润滑问题，轴承和支承表面工 程。润滑剂及减摩、耐磨、摩阻材料，以 及摩擦、磨损、润滑的试验、检测和监控 技术等方面。包括表面物理、表面化学、表面
Outline
1.Introduction
1.1 Lecturer
1.2 History of tribology
1.3 Today and future of tribology 1.4 Significance and content of tribology
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一、主讲教师简介
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1.2 History of tribology
摩
“研究相互接触、相对运动表 面的科学及相关技术，包括研究 摩擦、磨损与润滑”，一门独立 的学科——摩擦学建立. 1973年在伦敦举行了第一届欧洲摩擦学会议，并成立了国际 摩擦学会. 1979年成立了全国摩擦学会. 《摩擦学学报》、《密封与润滑》
摩擦学系统为时变系统。在概念设计和方案 设计时予以考虑.大量的摩擦学知识与技术 获取,研究工作任重而道远。
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1.4 Significance and content of tribology
一、研究摩擦学的意义
1．能源保护的科学
世界上能源的1／3-1／2最终以各 种方式表现为摩擦的损失，近一半 由于摩擦而白白浪费掉，这是一个 十分可观的数字. 现在机械产品在国际市场上的竞争 力，都是以效率高、精度保持性好、 使用可靠、寿命长为号召的，这些 要求大部分与摩擦学设计有关。
1) Cast iron alloy: ADI, Gray Cast Iron. 1) Bachelor Degree: 1978-1982, School of Materials HUST 2) Composites: Al Matrix, Ceramic Matrix, Cermets 2) Master Degree: 1982-1985, School ofLaser Materials HUST 3) Welding: High Temp. Brazing alloy, welding, RW 3) School of Materials HUST 4) PhD: Rapid2000-2006, Manufactur.: Metal Free forming + Fine Milling 4) Scholar::2006-2008, of ME, UW, CA 5) Visiting Nanotechnology DischargeDept Reaction Synthesis 5) Nanopowders, Teaching curricular Nano: Composite Powders Metal Science and Heat Treatment, Thermal-Electrical, 6) Solar Energy: Optical-Electrical, Welding Metallurgy, Heat Transportation of Welding Solar Energy Car. Metalworking Process, Mech. Manufacturing Process Communication: Email-zhoushiquan@ Tel-13628613980, 87792417
2．工业技术发展的需要
3．具有重大的经济意义
美国仅在运输、发电、工业生产等几个领域，依靠摩擦学技术一年即 可节约18亿美元(1976年) 。我国工业方面应用摩擦学知识每年有可 能节约的潜力为176亿元人氏币(1984年)，约占国民经济年总产值的 1．37％。通过摩擦学的应用来节能、节材，确是大有可为的.
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1.3 Today and future of tribology 原子力显微镜(AFM)和摩擦力显 一、摩擦学研究现状 微镜(FFM)等-研究摩擦的起因； 粘着和磨损的化学效应；空气摩 擦理论、技术及产品;磨损图的建 1．摩擦与磨损 立。摩擦学热效应,摩擦学材料. 弹性流体动压润滑,流体动压润滑的机 2．润滑方面 理。深化了表面形貌对润滑有效性影响 的认识。研制了润滑剂、涂层和自润滑 材料“零磨损”效应的各类添加剂. 3．表面工程 物理气相沉积、化学气相沉积和离 子注入技术-金刚石膜和类金刚石碳 膜涂层(DLC涂层)、减摩的Pb— Sn—Cu三元涂层.