2-摩擦学基础知识详解
摩擦学原理知识点总结
摩擦学原理知识点总结摩擦学是研究物体之间相对运动时所产生的摩擦现象和规律的科学。
摩擦学原理包括摩擦的定义、摩擦力的产生原因，摩擦力的类型、摩擦力的计算方法等内容。
通过了解摩擦学原理，可以更好地理解摩擦力的作用和影响，从而在工程、物理学和机械设计等领域得到应用。
一、摩擦的定义摩擦，是指两个物体相对运动时，在它们接触表面上由于微观不平整而发生的阻力，这种阻力叫做摩擦力。
摩擦力是一种非常微小的力，通常在我们的日常生活中会忽略它的存在。
摩擦力的大小取决于物体表面的光滑程度、压力大小以及接触面积等因素。
二、摩擦力的产生原因摩擦力的产生是由于物体表面的不规则微观结构，当两个物体表面接触时，这些微不足道的不规则结构会相互干涩地牵引、压迫、撞击对方而产生的一种相对运动阻力。
三、摩擦力的类型1、静摩擦力当两个物体相对运动时，接触面会产生一个阻碍相对滑动的摩擦力，这就是静摩擦力。
静摩擦力的大小与物体之间的正压力成正比，即F_s = μ_sN，其中F_s为静摩擦力大小，μ_s为静摩擦系数，N为正压力的大小。
静摩擦力通常比动摩擦力大，当施加在物体上的力小于静摩擦力时，物体不会发生相对滑动。
一旦施加的力达到或超过了静摩擦力，物体就会开始发生相对滑动。
2、动摩擦力当物体产生相对滑动时，接触面会产生一个与相对滑动方向相反的摩擦力，即动摩擦力。
动摩擦力的大小与静摩擦力相关，通常小于静摩擦力，通常F_k = μ_kN。
其中F_k为动摩擦力大小，μ_k为动摩擦系数，N为正压力的大小。
动摩擦力通常比静摩擦力小，所以一旦物体开始运动，需要施加的力就变小了。
四、摩擦力的计算方法1、静摩擦力的计算静摩擦力的大小与物体间的正压力成正比，即F_s = μ_sN。
其中F_s为静摩擦力大小，μ_s为静摩擦系数，N为正压力的大小。
静摩擦系数是一个无量纲的常数，它取决于物体表面的光滑程度。
静摩擦系数的大小可以通过实验测定或者查找资料获得。
2、动摩擦力的计算动摩擦力的大小与正压力成正比，即F_k = μ_kN。
工程力学—(II)摩擦课件
航空航天工程中的摩擦
飞机起落架的摩擦
在航空航天工程中，飞机起落架的摩擦对于飞机的安全着陆和滑行至关重要。起落架材料的选取和表面处理需要 考虑摩擦特性和耐磨损性能。
空间环境中的摩擦
在空间环境中，由于真空和微重力条件，物体之间的摩擦和粘附现象与地面不同。了解空间环境中的摩擦特性有 助于解决空间机械系统的设计问题。
监控与检测
通过实时监测和检测摩擦状态，及时发现异常并 采取相应措施，确保安全和稳定运行。
3
材料选择与质量控制
根据应用需求选择合适的材料，并确保材料质量 和加工精度，以实现稳定的摩擦性能。
06
工程实例解析
机械零件中的摩擦问题解析
总结词
机械零件中的摩擦问题解析
详细描述
机械零件在运转过程中，由于接触表面的粗糙度、润滑条件、载荷和速度等因素的影响 ，会产生摩擦力。摩擦力不仅会导致能量的损失，还会引起机械零件的磨损和疲劳，影 响机械设备的性能和使用寿命。因此，对机械零件中的摩擦问题进行分析和解决，是提
摩擦的分类
01
02
03
干摩擦
无润滑剂的摩擦，如金属 之间的摩擦。
流体摩擦
在流体介质中运动的物体 表面之间的摩擦，如滑轮 在空气中转动。
边界摩擦
两个接触表面之间存在一 层极薄的润滑油膜，如轴 承中的摩擦。
静摩擦与动摩擦
静摩擦
当外力作用在静止的物体上，试图使 其开始运动时所受到的摩擦力。
动摩擦
当两个相对运动的物体之间所受到的 摩擦力，与外力无关，只与正压力和 摩擦系数有关。
工程力学—(ii)摩擦课件
目录
• 摩擦的基本概念 • 摩擦的力学原理 • 摩擦在工程中的应用 • 摩擦的实验研究 • 摩擦的优化与控制 • 工程实例解析
摩擦学基础知识综述
剪切强度）和屈服极限。
(2)粘着理论基本要点：
摩擦表面处于塑性接触状态:实际接触面只 占名义面积很小部分，接触点处应力达到受 压屈服极限产生塑性变形后，接触点的应力 不再改变，只能靠扩大接触面积承受继续增 加的载荷。 滑动摩擦是粘着与滑动交替发生的跃动过程: 接触点处于塑性流动状态，在摩擦中产生瞬 时高温，使金属产生粘着，粘着结点有很强 的粘着力，随后在摩擦力作用下，粘结点被 剪切产生滑动。
属摩擦副摩擦系数较大；二者之间容易发生 粘着，而互溶性差的金属不易发生粘着。
2.摩擦副表面特性：
（1）表面粗糙度：非常粗糙的表面，表面须
越过另一表面的微凸体，摩擦系数高。非常 光滑的表面摩擦系数甚至更高：实际接触面 积大，分子作用增强。在塑性接触下，实际 接触面积总是与载荷成正比，表面粗糙度的 实际影响并不大。
（4）无法解释脆性材料具有的和金属材料相
似的摩擦性能。
（5）粘着理论很好解释了“相溶性较大的金
属之间容易发生黏着,摩擦系数较大”现象.
对于大多数金属, τb =0.2σs ,计算的摩擦系数 为 0.2左右.正常大气中测的摩擦系数都高达 0.5 ,在真空中更高.
5.机械—粘着—犁沟综合作用理论 粘着理论的基础上提出“机械—粘着—犁沟”
摩擦学基础知识
概述
1. 摩擦的定义：
两个接触物体表面在外力 作用下相互接触并作相对 运动或有运动趋势时，在 接触面之间产生的切向运 动阻力称为摩擦力，这种 现象就是摩擦。
2 . 摩擦的分类 1. 摩擦按摩擦副运动状态可分为： 静摩擦：两物体表面产生接触，有相对运动趋势但 尚未产生相对运动时的摩擦。 动摩擦：两相对运动表面之间的摩擦。 2. 按相对运动的位移特征分类： 滑动摩擦：两接触物体接触点具有不同速度和(或) 方向时的摩擦。 滚动摩擦：两接触物体接触点的速度之大小和方向 相同时的摩擦。 自旋摩擦：两接触物体环绕其接触点处的公法线相 对旋转时的摩擦。
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。
摩擦学原理知识点
绪论1、摩擦学定义：是对于相对运动的互相作用表面的科学技术，包含摩擦、润滑、磨损和冲蚀。
2、摩擦学研究内容主要包含：摩擦、磨损、润滑以及表面工程技术。
3、摩擦：是抵挡两物体接触表面在外力作用下发生切向相对运动的现象。
4、磨损：侧重研究与剖析资料和机件在不一样工况下的磨损机理、发生规律和磨损特征。
5、润滑：研究内容包含流体动力润滑、静力润滑、界限润滑、弹性流体动力润滑等在内的各样润滑理论及其在实践中的应用。
6、表面工程技术：将表面与摩擦学有机联合起来，解决机器零零件的减摩、耐磨，延伸使用寿命的问题。
第一章1、表面容貌：微观粗拙度、宏观粗拙度（即涟漪度）和宏观几何形状误差。
2、表面参数：（1）算术均匀误差 Ra是在一个取样长度lr内纵坐标值Z（x）绝对值的算术均匀值。
（2）轮廓的最大高度 Rz 是在一个取样长度 lr 内最大轮廓峰高 Zp 和最大轮廓谷深 Zv 之和的高度。
（ 3）均方根误差 Rq是在一个取样长度 lr 内纵坐标值 Z（ x）的均方根值。
3、对于液体，表层中所有分子所拥有的额外势能的总和，叫做表面能。
表面能越高，越易粘着。
4、物理吸附：当气体或液体与固体表面接触时，因为分子或原子互相吸引的作使劲而产生的吸附叫做物理吸附，是靠范德华力维系的，温度越高，吸附量越小。
物理吸附薄膜形成的特色是吸附和解吸附拥有可逆性，无选择性。
5、化学吸附：极性分子与金属表面的电子发生互换形成化学键吸附在金属表面上，且极性分子呈定向摆列。
化学吸附的吸附能较高，比物理吸附稳固，且是不完整可逆的，拥有选择性。
6、粘附：是指两个发生接触的表面之间的吸引。
7、影响粘附的要素：①湿润性，②粘附功，③界面张力，④亲和力。
8、金属表面的实质构造：（1）表面层：①污染层，②吸附气体层，③氧化层；（ 2）内表层：①加工硬化层，②金属基体。
第二章1、固体表面的接触分类：（1）点接触和面接触。
（2）①弹性接触（赫兹接触），②塑性接触，③弹塑性接触，④粘弹性接触。
摩擦学(02)
37
铁的氧化膜构造
38
铁的氧化膜
Rz
Y Y
i 1 pi i 1
5
5
ri
5
微观不平度十点高度
式中 Ypi 为最大轮廓峰高； Yvi 为 最大轮廓谷深。
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一、一维形貌参数
3.最大峰谷距 在测量长度内最高峰与最低谷之间的高度 差，它表示表面粗糙度的最大起伏量。
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一、一维形貌参数
4.轮廓均方根偏差或称均方根值Rq或
6
1、表面形状偏差——对摩擦磨损影响较小
它是指零件在成形时所具有的宏观几何形状偏差。 对平面来说，其形状公差用平面度和直线度来表 示；对圆柱面，其形状公差用圆度和圆柱度来表 示。 常见的表面形状偏差有：表面对理想平面倾斜； 在圆柱面上形成腰鼓形、鞍形或圆锥形和在圆柱 横剖面上形成椭圆和棱圆等。
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表面形貌定义
表面形状偏差、表面波纹度、表面粗糙 度三部分构成的表面的真实图形叫表面 形貌
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§2－1－2 表面形貌参数
任何摩擦表面都是由许多不同形状的微凸峰和凹 谷组成。表面几何特征对于混合润滑和干摩擦状 态下的摩擦磨损和润滑起着决定性影响。 表面几何特征采用形貌参数来描述。最常用的表 面形貌参数是表面粗糙度，它取表面上某一个截 面的外形轮廓曲线来表示。根据表示方法的不同 可分为一维、二维、三维的形貌参数。
3
铸铁三维形貌表面
a Groove-ridge like surface（Df2=1.44） b Pits-peak like surface（Df2=1.22）
4
§2－1 表面性质
表面微观几何形貌和表面结构合称
第二章 摩擦学概论PPT课件
2. 按相对运动的位移特征分类： ❖ 滑动摩擦：两接触物体接触点具有不同速度和(或)方
向时的摩擦。 ❖ 滚动摩擦：两接触物体接触点的速度之大小和方向相
同时的摩擦。 ❖ 自旋摩擦：两接触物体环绕其接触点处的公法线相对
旋转时的摩擦。
3. 按表面润滑状态分类： ❖ 干摩擦：两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦。 ❖ 边界摩擦：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦。 ❖ 流体摩擦：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦，即
第二节 摩 擦
摩擦的定义： 两个接触物体表面在外力 作用下相互接触并作相对 运动或有运动趋势时，在 接触面之间产生的切向运 动阻力称为摩擦力，这种 现象就是摩擦。
一 . 摩擦的分类 1. 摩擦按摩擦副运动状态可分为：
❖ 静摩擦：两物体表面产生接触，有相对运动 趋势但尚未产生相对运动时的摩擦。
❖ 动摩擦：两相对运动表面之间的摩擦。
第二章 摩擦学概论
1
第一节 表面性质和接触
2
第二节 摩擦
3
第三节 磨损
4
第四节 润滑
Diagram
1
摩擦是不可 避免的自然 现象。
2
磨损是摩擦 的必然结果 。
3
润滑则是改 善摩擦、减 缓磨损的有 效方法。
引言
当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力 的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在 接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象 叫做摩擦，这时所产生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一 种不可逆过程，其结果必然有能量损耗和摩擦表面物 质的丧失或迁移，即磨损，磨损会导致表面损坏和材 料损耗。润滑是降低摩擦和减少磨损的有效手段。
（2）摩擦系数与（名义）接触面积无关。有其局限性 。一般仅对具有屈服极限的材料如金属材料是满足的 ，不适于弹性和粘弹性材料。当两表面加工得很光滑 、很清洁时，如块规，它们之间会出现强烈的分子吸 引力，此时摩擦力与接触面积不成正比。实际上应说 成是与名义面积无关而与真实接触面积有关。
2-摩擦学基础知识
的影响，能在很大范围内发生变化。
摩擦学基础知识
摩擦力是指两个相互接触的物体在外力作用下发
料。第三定律（摩擦系数与滑动速度无关），则 完全不适用于任何材料。
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摩擦学基础知识
用于阐明干摩擦特性的早期摩擦理论主要是： 1．机械联结理论 1699年Amontons和de la Hire提出，金属的摩擦 可能是由于粗糙表面的微凸体之间的互锁作用所引起。 这个理论对静摩擦的存在作了解释，同时它把动摩擦 解释为使上表面的微凸体越过下表面微凸体所需的力。
验研究，不但肯定Amontons的结论，而且发展了
他的工作。 )
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摩擦学基础知识
(由这些初期研究中得出的摩擦规律，可概括为
以下几个摩擦的基本定律：) 第一定律：摩擦力与两接触体之间的法向载荷成 正比。 F∝P 或 F=µ· P
式中µ称为摩擦系数。 第二定律：摩擦系数与两接触体之间的表观接触
面积无关。
向力，才能造成位移。因此，摩擦力F决定于分子的 和机械的作用：
F = a· Ar + b· P
式中 ：a 为摩擦力分子作用分量的平均强度，
Ar 为实际接触面积，
b 为反映摩擦力机械作用分量的系数， P 为载荷。
8
摩擦学基础知识
摩擦系数 µ = F／P， F = a· Ar + b· P
所以
µ = a· Ar/ P + b
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摩擦学基础知识
摩擦学基础知识
τb、σs分别是较软材料的剪切强度极限（或界面 剪切强度）和屈服极限。
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(2)粘着理论基本要点：
摩擦表面处于塑性接触状态:实际接触面只 占名义面积很小部分，接触点处应力达到受 压屈服极限产生塑性变形后，接触点的应力 不再改变，只能靠扩大接触面积承受继续增 加的载荷。
当两表面的材料分子接近时，分子之间的吸引作 用是产生摩擦阻力的假说，利用分子力与分子之 间距离的关系导出了摩擦系数与接触面积成正比：
F=f(N+pAr) p为分子引力，Ar为真实接触面积
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3. 分子—机械理论
克拉盖尔斯基1939年提出分子-机械摩擦理论，认 为摩擦阻力是由机械变形抗力和分子引力的综合， 并非常量，用摩擦二项式定律表示：
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.
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表面膜效应：
当摩擦副表面生成氧化膜或被污染形成污染 膜时，摩擦系数将降低。污染膜的剪切强度 较底时，粘着结点增长不明显。当剪切应力 达到污染膜的剪切强度时，表面膜被剪断， 摩擦副开始运动，摩擦系数表示为：
μ= τ f /σy
只τ f适界用面与膜金的属剪摩切擦强副度。， σy金属副的屈服强度，
Stribeck曲线表现了这些摩擦状态，u、η、p 分别表示速度、润滑剂粘度和压力。
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摩擦的基本特性
1. 古典摩擦定律 (称为阿蒙顿-库仑定律):
（1）摩擦力和载荷成正比，即 F= f N 。除了在重载 荷下实际接触面积接近表观面积外，都是正确的。 （2）摩擦系数与（名义）接触面积无关。一般仅对 具有屈服极限的材料如金属材料是满足的，不适于 弹性和粘弹性材料。 （3）静摩擦系数大于动摩擦系数。不适于粘弹性材 料，尽管改材料究竟是否具有静摩擦系数还没定论。 （4）摩擦系数与滑动速度无关。金属材料基本符合， 粘弹性显著的弹性材料，与滑动速度有关。
摩擦学基本知识
摩擦学基本知识目录1. 摩擦学简介 (3)1.1 摩擦学的定义和学科范围 (4)1.2 摩擦学的重要性与应用领域 (5)2. 摩擦的分类与机制 (6)2.1 摩擦的分量和类型 (7)2.2 摩擦机理的基本概念 (8)2.3 不同表面相互作用的摩擦特性 (9)3. 摩擦因数的测定与预测 (10)3.1 摩擦因数的测定方法 (13)3.2 摩擦因数的预测模型 (14)3.3 摩擦因数的理论与实验研究 (16)4. 接触力与接触压力 (17)4.1 接触力产生的基本原理 (18)4.2 接触压力分布分析 (19)4.3 表面纹理与非线性接触压力 (21)5. 摩擦系数与磨损 (22)5.1 摩擦系数的影响因素 (23)5.2 磨损理论与磨损机制 (25)5.3 表面损伤与摩擦副寿命 (26)6. 润滑理论与技术 (27)6.1 润滑的基本原理 (29)6.2 润滑剂的种类与性能 (29)6.3 润滑技术的应用与发展 (30)7. 润滑与摩擦学研究进展 (32)7.1 高温润滑与表面化学 (33)7.2 纳米润滑与摩擦纳米技术 (34)7.3 非传统润滑方法 (36)8. 摩擦与润滑系统分析 (37)8.1 摩擦与润滑系统的建模 (38)8.2 系统分析和仿真方法 (39)8.3 设计原则与优化方法 (42)9. 摩擦与润滑材料 (43)9.1 摩擦与润滑基体材料 (44)9.2 摩擦系数与材料特性 (46)9.3 摩擦与磨损材料的研究 (47)10. 表面工程与表面特征对摩擦的影响 (48)10.1 表面工程技术 (50)10.2 表面特征与摩擦性质 (51)10.3 表面处理与润滑原理 (52)11. 摩擦与润滑的可持续性与环境考量 (54)11.1 环境保护与绿色润滑 (55)11.2 可持续设计与材料选择 (56)11.3 摩擦与润滑的节能减排 (57)12. 摩擦与润滑的科技伦理与社会责任 (58)12.1 专利与知识产权保护 (59)12.2 技术创新与科技伦理 (61)12.3 摩擦与润滑的社会责任 (62)13. 摩擦与润滑的未来趋势 (63)13.1 新兴技术的应用前景 (64)13.2 智能化与信息化在摩擦学中的应用 (65)13.3 摩擦学与当代科技发展的交融 (66)1. 摩擦学简介摩擦学是一门研究涉及相互接触并相对运动的物体间相互作用的科学。
摩擦学原理知识点整理
摩擦学原理知识点整理1.摩擦力的定义和表达式摩擦力是两个物体相对运动时产生的阻碍运动的力。
通常用F来表示摩擦力，其大小与两个物体之间的接触面积A和物体间的摩擦系数μ有关，可以用公式F=μN来表示，其中N是正压力。
2.静摩擦力和动摩擦力当两个物体相对运动时，克服静摩擦力才能开始运动。
静摩擦力的大小一般大于动摩擦力。
一旦物体开始运动，摩擦力会变为动摩擦力，其大小通常较小，并且与物体的运动速度无关。
3.摩擦系数的意义摩擦系数μ是描述两个物体之间摩擦程度大小的物理量。
摩擦系数越大，摩擦力就越大，物体间的摩擦越明显。
摩擦系数的大小与物体的性质相关，可以通过实验测量得到。
4.摩擦力的影响因素除了两物体间的摩擦系数之外，摩擦力还受到许多其他因素的影响，如物体的表面状态、压力、速度等。
物体表面的粗糙程度越大，摩擦力就越大。
压力的增大会使得摩擦力增大。
物体的运动速度越大，动摩擦力就越小。
5.一维理想化模型和摩擦力的变化趋势在一维理想化模型中，摩擦力和物体的压力成正比。
当物体间的压力小于其中一临界值时，摩擦力是静摩擦力，大小为μsN；当压力大于临界值时，摩擦力为动摩擦力，大小为μkN，其中μs是静摩擦系数，μk 是动摩擦系数。
6.摩擦力的减小和消除为了减小或消除摩擦力，在实际应用中可以采取一些措施。
例如，在两物体接触面上涂抹润滑剂，可以减小摩擦力。
选择适当的材料，使接触表面光滑，也可以降低摩擦力。
此外，采取外力来克服摩擦力，可以使物体运动起来。
7.摩擦学原理在实际应用中的意义总之，摩擦学原理是研究摩擦现象的基本原理和规律，它对于我们理解和应用摩擦力具有重要的意义。
了解摩擦系数的意义和变化趋势，以及摩擦力的减小和消除方法，对于改进机械设备和提高工作效率具有重要的实际应用价值。
摩擦学基础知识(磨损)
c:载荷的影响：
当载荷增大到某一临界 值后，粘着磨损量会急 剧增加。右图是四球机 磨痕直径的变化，当载 荷达到一定值时，磨痕 直径迅速增大，此载荷 称为胶合载荷。
摩擦学基础知识(磨损)
d:表面温度：
温度主要导致摩擦表面： (1)表面性质发生变化：如硬化、相变或软化。 (2)表面膜变化：破坏表面膜，导致氧化膜或 其它形式化合物膜形成。 (3)润滑剂的性质发生变化：油膜氧化或热降 解，油膜离析，分子链位向消失。一般情况 下，温度升高，材料硬度下降，在不考虑其 它因素的作用时，摩擦表面容易产生粘着磨 损。
摩擦学基础知识(磨损)
(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 不能相对运动。
摩擦学基础知识(磨损)
4 简单粘着磨损计算(Archard模型)：
摩擦学基础知识(磨损)
三条粘着磨损规律：
1.磨损量与滑动距离成正比：适用于多种条件。 2.磨损量与载荷成正比：适用于有限载荷范围。 3.磨损量与较软材料的硬度或屈服极限成正比：
载荷
摩擦学基础知识(磨损)
冲蚀磨损
1. 定义：流体或固体颗粒以一定的速度和角度 对材料表面进行冲击造成的磨损。
2. 冲蚀磨损理论：
（1）塑性材料切削理论:芬尼于1958年首次提出塑性
材料切削理论。认为磨粒如同一把微型刀具，当 划过材料表面时，把材料表面切除而产生的磨损。 理论分析材料的磨损体积为：
摩擦学基础知识(磨损)
1.2 磨损的危害：
(1) 影响机器的质量，减低设备的使用寿命。 如齿轮齿面的磨损，破坏了渐开线齿形，传 动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损，影 响零件的加工精度。 (2) 降低机器的效率，消耗能量。如柴油机 缸套的磨损，导致功率不能充分发挥。 (3) 减少机器的可靠性，造成不安全的因素。 如断齿、钢轨磨损。
摩擦学基本知识48页PPT
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摩擦学基本知识
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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F = a· Ar + b· P
式中 ：a 为摩擦力分子作用分量的平均强度，
Ar 为实际接触面积，
b 为反映摩擦力机械作用分量的系数， P 为载荷。
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摩擦学基础知识
摩擦系数 µ = F／P， F = a· Ar + b· P
所以
µ = a· Ar/ P + b
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摩擦学基础知识
(2)边界润滑摩擦 在载荷作用下，实际接触表面会发生弹塑性变 形而使微凸体互相挤入，滑动的阻力来自边界膜的 剪切和互相挤入微凸体“耕犁”作用的抗力。此外， 在某些遭受最大塑性变形，或产生局部高温的接触 点上，可能引起边界膜的破坏，导致金属的直接接 触，增加滑动的阻力。
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摩擦学基础知识
（ 所有油类都能在金属表面上吸附。但吸附膜的
强度决定于其中是否存在活性分子，以及它们的数量 和特性。虽然一般矿物油由非活性的碳氢化合物组成，
但除去超纯的矿物油外，其中总会含有一些有机酸、
树脂或其它表面活性物质。因此，几乎所有润滑油都 能在金属表面形成小于0.1 µ m厚、准晶态的、并与
表面有一定结合强度的边界膜.）
的影响，能在很大范围内发生变化。
摩擦学基础知识
摩擦力是指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）时在接触面间产
生的切向运动阻力。摩擦力方向沿接触面的切线方向， 与物体间的相对运动或相对运动趋势相反，阻碍物
Hale Waihona Puke 体间的相对运动 。摩擦造成大量能耗，世界能源的1/2-1/3消耗在克 服摩擦上；摩擦使相对运动的零件表面发生磨损，导 致配合间隙增大，影响机器的精度、寿命和可靠性。 摩擦使摩擦副工作温度升高，将发生咬死；或过热使
摩擦学基础知识
摩擦最简单的定义：“两个接触的物体，在相
互运动时所发生的阻力”。
摩擦的大小用摩擦系数µ表示，µ值等于摩擦力 F(切向力)与法向力N(载荷)的比值，即 µ =F／N 早期，人们认为摩擦系数是一种材料的常数， 但近年来，发现它并非材料的属性，而是受润滑条 件、固体材料、环境介质、工作参数等一系列因素
边界膜必须具有较高抗压强度和较低剪切强度，
才能起润滑作用。可采用石墨、MoS2和软金属作为 固体润滑膜。
软金属常用材料是铅、锡、铟等，它们都具有很低 的剪切强度。
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思考题 ： 请从晶体结构 的角度解释具 有固体润滑特 性的原因？
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石墨、MoS2都具有六方结构，沿c轴的晶格常数 均大于a轴，因此层与层原子间结合强度低于层内原 子间结合强度，层与层之间剪切强度较弱。 具有层状结构的常用固体润滑材料
面积上作用着分子引力，其作用距离比晶格中原子间
距大几十倍，并随温度上升而增加。分子引力可以引 起局部的粘着，粘着力与实际接触面积成正比，施加 的载荷通过实际接触面积影响粘着力的大小。
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分子力都垂直于表面．在表面发生切向位移时 不会作功。但由于发生了粘着，切向位移会引起材
料的变形，要消耗一定能量，即必须施加较大的切
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二、摩擦的机理 (一)早期摩擦理论 ( 最早提出摩擦基本概念的是15世纪的Leonado da Vinci(1452—1519)。他的著名假说启发了法国 科学家Amontons进行大量摩擦的试验研究，于 1699年发表了他的试验结果: 发现摩擦力总是等于法向载荷的1／3，而与摩 擦表面的面积无关。 后来Coulumb于1785年，继续进行了仔细的试
(一) 按摩擦副的运动状态分
（1）静摩擦：一个物体沿着另 一个物体表面有 相对运动趋势但无相对运动时产生的摩擦。静摩擦 力大小随作用于物体上的外力而变化。 当外力克服 最大静摩擦力时，物体才开始宏观运动。 （2）动摩擦：一个物体沿着另 一个物体表面有 宏观相对运动时接触表面间的摩擦。这时的摩擦力
就是动摩擦力。 请依次举出静摩擦和动摩擦的实例
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(3)流体润滑摩擦
流体润滑的特点是摩擦表面完全被油膜隔开， 靠油膜的压力平衡外载荷，油膜厚度越大，固体 表面对远离它的油分子影响越小。在流体润滑中， 摩擦阻力决定于润滑油的内摩擦(粘度)。 这种摩擦条件具有最小摩擦系数。从节能、 延长寿命和减少磨损考虑，流体润滑摩擦是最理
想的条件，摩擦力也与接触表面的状况无关。
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（在润滑油中的表面活性分 子吸附在固体表面形成单分子
层-边界层-微紊流区-层流区(见
右图)。 为实现流体润滑，最小油膜
厚度必须不小于两接触表面轮
廓高度算术平均值之和，同时 还要考虑在载荷作用下表面的
变形程度，零件加工与装配的
误差，以及润滑油中出现硬杂 质的可能性。油膜有足够厚度
才能避免金属直接接触。）
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一、摩擦的分类 (二) 按摩擦副的运动方式分 （1）滑动摩擦：两物体接触表面作相对运动 （或具有相对滑动趋势）的摩擦。 （2）滚动摩擦：一物体在力矩作用下沿着另 一个物体表面滚动时接触表面间的摩擦。
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(三) 按摩擦副的表面润滑状况分
(1)无润滑摩擦(干摩擦)
这种摩擦常用于制动器、摩擦传动和纺织、食品、 化工机械的部件(从污染或安全考虑，不允许使用润滑 剂)，以及在高温下工作的机械部件。 这种摩擦具有分子和机械的特性，即在实际接触
润滑剂失效，加剧磨损。
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降低摩擦、减少磨损的措施：用滚动摩 擦代替滑动摩擦，以润滑或固体润滑代替干 摩擦，以减摩合金代替一般金属等。
摩擦的好处？摩擦带来的有效应用？
摩擦的益处： 如摩擦传动，
离合器，
制动器，
火车和汽车的驱动轮，
螺栓和螺母之间的摩擦紧固等。
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一、摩擦的分类
这个表达式对无润滑和有润滑的摩擦都适用。 在摩擦力中，机械作用分量(由塑性变形所引起)一 般比较小，占百分之几。摩擦系数主要由分子作用 分量决定。
如果在金属表面存在氧化膜、水分或污染物，
它们之间的分子引力比清洁金属表面会成百倍下降， 使摩擦系数显著降低。
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(2)边界润滑摩擦 在边界润滑状态，两接触表面被一层很薄的油膜 隔开(可从一个分子层到0.1 µ m)。这个边界层或边界 膜可使摩擦力降低 2—10倍，使表面磨损显著减少。