摩擦学原理
摩擦学原理第3章
第3章 摩擦
（5）按摩擦副表面的材质分类
金属材料的摩擦：摩擦副由金属材料(钢、铸铁及有色金 属等)组成的摩擦。 非金属材料的摩擦：摩擦副由高聚物、无机物等与金属配 对时的摩擦。
（6）按摩擦副的工况条件分类
一般工况下的摩擦：即常见的工况(速度、压力、温度)下 的摩擦。 特殊工况下的摩擦：指在高速、高温、高压、低温、真空 等特殊环境下的摩擦。 7
分子——机械摩擦理论
F＝F分＋F机 因而，在载荷作用下的接触表面的 相互作用形式分为两种：机械作用 (取决于变形)和分子作用(取决于原 子相互作用)。
第3章 摩擦
分子相互作用发生在极表层中，可触及到固体表层几百 微米的深度。机械相互作用的过程发生在固体本身厚度为 几十微米和更厚的各层中。机械作用与分子作用的比例与 表面光洁度、材料种类、载荷大小有关。光洁度高时，分 子作用比例大；而光洁度低时，则机械作用大。对于金属， 分子作用大；而对于橡胶等，则分子作用小。 19
分子作用理论
第3章 摩擦
nE＝μpx也就是说，根据机械功与原子一原子碰撞总能
量消耗相平衡可得出摩擦系数μ为
μ＝nE/px
(3-2)
而n＝αn0x/e，其中α为概率因子，小于l。因此上式也可 改写为
此式表明摩擦系数与摩擦副材料本身的性质有关。 16
分子——机械摩擦理论
第3章 摩擦
如上所述，简单的摩擦理论无论是机械的或分子 的摩擦理论都是很不完善的，它们得出的摩擦系数 与粗糙度的关系都是片面的。
在二十世纪三十年代末期，人们从分子—机械联 合作用的观点出发较完整地发展了固体摩擦理 论．在英国【鲍登(F.P.Bowden)和泰伯(D.Tabor) 提出】和苏联（克拉盖尔斯基提出）相继建立了两 个学派，前者以粘着理论为中心，后者以摩擦二项 式为特征，这些理论莫定了现代固体摩擦的理论基 础。
摩擦学知识点总结
摩擦学知识点总结摩擦是指两个表面之间的相对运动受到的阻力。
摩擦学是研究摩擦现象的科学，涉及到力学、材料学、表面科学、润滑学等多个学科的知识。
摩擦学的研究对于工程和日常生活都有着重要的意义。
本文将就摩擦学的一些重要知识点进行总结，包括摩擦力的产生机制、摩擦系数、摩擦的影响因素、摩擦的应用以及摩擦的减小等内容。
一、摩擦力的产生机制摩擦力的产生是由于两个表面之间的微观不平整的凸起和凹陷之间发生了相互作用。
当两个表面接触时，由于其不光滑的表面，导致表面之间存在着局部的微小接触点。
在这些接触点处，由于原子和分子之间的相互吸引力和斥力，产生了摩擦力。
这种微观不平整的表面结构导致了摩擦力的产生，这也是为什么光滑的表面摩擦力更小的原因。
二、摩擦系数摩擦系数是用来描述两个表面之间摩擦性质的参数。
通常用符号μ来表示。
摩擦系数的大小取决于两个表面之间的物理性质以及表面之间的状态。
通常来说，摩擦系数分为静摩擦系数和动摩擦系数。
静摩擦系数是指在两个表面相对静止的情况下，需要克服的摩擦力与正压力之比。
而动摩擦系数是指在两个表面相对运动的情况下，需要克服的摩擦力与正压力之比。
摩擦力与正压力之比就是静摩擦系数或者动摩擦系数。
摩擦系数是一个重要的物理量，不同材料之间的摩擦系数差异很大，所以在工程设计和实际应用中需要根据具体情况来选择合适的摩擦系数。
三、摩擦的影响因素影响摩擦的因素有很多，主要包括：1. 表面形状和粗糙度：表面的形状和粗糙度对摩擦力的大小影响很大。
通常来说，表面越光滑，摩擦力就越小。
2. 正压力大小：正压力越大，摩擦力也就越大。
正压力是指两个表面之间的垂直于接触面的力。
3. 材料的性质：不同材料之间的摩擦系数是不同的，材料的硬度、弹性模量、表面粗糙度都会影响摩擦力的大小。
4. 温度：温度的变化也会对摩擦力产生影响。
一般来说，温度升高会使摩擦力减小。
5. 润滑情况：润滑剂的使用会减小摩擦力，从而减小磨损和能量损失。
四、摩擦的应用摩擦力是一种普遍存在的力，它在我们的日常生活和工程实践中都有着广泛的应用。
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。
第四章 摩擦原理
尽管上述能量平衡理论至今尚未建立可供定量分析的数学模型，但它可 以较全面地描述摩擦学系统的摩擦过程，并可更合理地分析影响该摩擦过程 的各种因素。
输入能量
摩擦学系统 能量损失 （摩擦能量）
输出能量
弹性及塑性 变形能
储存 热能
断裂能量
第二次过程 能量
吸热、散热、摩擦化学反应、结 构转变、摩擦辐射、机械振动、 摩擦升华、噪音、摩擦发光等
库仑摩擦定律可近似地应用于工程实际，但存在以下问题：
1、摩擦系数的大小不仅取决于该材料本身固有的特性，而且与它所在的 摩擦学系统的特性密切相关。
即
f ( x, s)
式中 x--工况条件或工况参数，包括载荷、相对运动的速 度和形式以及时间等； s--摩擦学系统的结构， s={A，P，R}
A--组成摩擦学系统的各元素(包括环境)； P--组成摩擦学系统的各元素的性质； R--组成摩擦学系统的各元素之间的相互关系。
4、混合摩擦 又可分为半干摩擦和半流体摩擦两种。前者是指同时存在干摩擦和边 界摩擦的一种混合状态的摩擦。而后者则是指同时存在边界摩擦和流体摩 擦的一种混合状态的摩擦。
按照摩擦副的运动形式，可以将摩擦分为以下两大类：
1.滑动摩擦
如在各种滑动轴承和机床导轨以及钻机中的刹车与气动离合器中相 对滑动表面上产生的摩擦。
按照摩擦副的各种特性，又可将摩擦分为如下两大类：
1、减摩摩擦 这类摩擦的作用是通过减小摩擦以减小摩擦损失，从而提高机 器的效率和能量利用率。 2、增摩摩擦 这类摩擦的作用是通过增加摩擦以实现特定的功能，或达到特 定的工作要求(如刹车副增加摩擦以更好地吸收动能)。
特殊工况下的摩擦
1、高速摩擦 这类摩擦的作用面相对速度在50m/s—600m/s的摩擦问题。 2、高温摩擦 这类摩擦的作用面间温度较高，影响摩擦系数的变化 3、低温摩擦 一般在0~-273度条件下的摩擦，低温下摩擦系数较小 4、真空摩擦 真空条件下，摩擦表面失去氧化膜或吸附膜的保护，摩擦系数较空气 空气中高，真空度高摩擦系数大
机械工程中摩擦学的基本原理
机械工程中摩擦学的基本原理机械工程中，摩擦学是一个非常重要的学科。
它探讨的是机械运动时所涉及的摩擦现象，如何减小摩擦力，提高机械效率，以及如何更好地利用摩擦力。
摩擦学在很多领域都有应用，如机械、制造业、航空航天、汽车工业、民用和工业领域等等。
摩擦学的基本原理是：摩擦力是由于相互接触的两个物体之间的不规则表面之间的相互作用而产生的。
毫无疑问，摩擦力是运动中出现的现象，因此有意义的研究应关心动力学因素。
学习摩擦学时，需要了解三个基本概念：摩擦力，摩擦系数和极限摩擦力。
首先是摩擦力。
摩擦力是因两个表面之间的粗糙度而产生的力。
这个力是沿着两个表面的接触方向作用的，也就是垂直于物体表面。
摩擦力可以使物体停止或减速，并且可以使物体移动或加速。
其次是摩擦系数。
摩擦系数是衡量物体之间摩擦力大小的数量。
它是矛盾但却很必要的，因为摩擦力的大小并不取决于物体的质量或接触面积。
摩擦系数表示的是指定表面接触所产生的摩擦力与被卡住的表面的垂直力的比率。
不同的物体有不同的摩擦系数，而且它们通常在实验室中进行测试。
最后是极限摩擦力。
极限摩擦力是指阻止物体在受力的情况下开始移动的最大摩擦力。
通常情况下，如果施加的力小于极限摩擦力，则物体不会移动。
一旦施加的力超过极限摩擦力，则摩擦力阻力就会被克服，物体开始运动。
摩擦学中的理论和实际应用减小摩擦力是一种重要任务，因为它可以降低能源消耗并延长机器的使用寿命。
科学研究人员致力于寻找减小摩擦力的方法，以实现这些目标。
他们研究摩擦学原理，并关注可衡量摩擦作用的因素，如摩擦系数、磨损、腐蚀、干涉等。
在工业和制造业上，摩擦学在设计和制造机器时有着重要的应用。
例如，当制造机器部件时，需要在摩擦系数、表面光洁度和磨损方面进行考虑。
这就需要科学研究人员进一步研究材料的特性和设计材料的方式，以便有效减少摩擦。
在航空航天领域中，摩擦学的研究目标是降低动力系统的磨损，并防止零件与附近表面之间的干涉。
这个过程中需要分析航空器产生的热量，并评估其对摩擦现象的影响。
摩擦学的三个公理
摩擦学的三个公理在摩擦学中，存在着三个重要的公理，它们在研究物体之间的摩擦力时起到基础性的作用。
这三个公理分别是：1. 马丁摩擦定律：马丁摩擦定律是摩擦学的基础，它表明物体之间的摩擦力与它们之间的压力成正比。
即，摩擦力与物体之间的压力大小有直接关系。
这是一个经验规律，适用于大多数情况下。
2. 库仑摩擦定律：库仑摩擦定律是描述干摩擦力与物体之间相对速度的关系的规律。
它指出，干摩擦力的大小与两个物体间相对速度的乘积成正比。
换句话说，当物体之间的相对速度增加时，摩擦力也会增大。
3. 静摩擦力与滑动摩擦力的切换条件：当一个物体相对于另一个物体处于静止状态时，两者之间的摩擦力称为静摩擦力。
而当一个物体开始相对滑动时，两者之间的摩擦力则变为滑动摩擦力。
这一转换发生的条件是，物体之间的相对运动达到一个临界值，这个临界值称为静摩擦力的极限，也被称为摩擦系数。
通过这三个公理，我们能更准确地描述物体之间的摩擦力现象，进而研究和解决与摩擦相关的问题。
除了上述的三个公理外，摩擦学还涉及到一些其他的概念和原理，以下是与摩擦相关的一些补充内容：1. 摩擦系数：摩擦系数是一个量化摩擦力大小的物理量，用符号μ表示。
它描述了两个物体间的摩擦力与压力的比值。
通过测量和实验，可以确定不同材料之间的摩擦系数，从而在工程和科学应用中方便地计算摩擦力。
2. 滑动摩擦力和滚动摩擦力：摩擦力可以分为滑动摩擦力和滚动摩擦力两种形式。
滑动摩擦力发生在两个物体表面之间相互滑动的情况下，而滚动摩擦力则是当一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦力。
两者之间存在一定的差异，例如滚动摩擦力通常比滑动摩擦力小。
3. 摩擦力的应用：摩擦力是生活中和工程实践中非常常见和重要的现象。
正是通过摩擦力，人类可以正常步行、操控车辆以及使用工具等等。
摩擦力也广泛应用于机械工程、运输工程、建筑和材料科学等领域，例如在设计车辆刹车系统时需要考虑摩擦力的大小，以确保安全性和可靠性。
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。
摩擦学的基本原理及其应用
摩擦学的基本原理及其应用摩擦是我们日常生活中经常遇到的现象。
车辆行驶时的轮胎与路面摩擦，人行走时的脚与地面摩擦，任何实体在相互接触时都会产生摩擦。
而摩擦学正是研究物体在相互接触时产生的力的学科，其基本原理和应用非常重要。
一、摩擦的基本原理1. 摩擦力的定义摩擦力是指阻碍物体相对运动的力。
在物体相互接触时，由于表面间的不规则性，阻碍物体相对运动的力就会产生。
摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力两种，它们通常都是与物体间接触的表面粗糙程度和材料特性等因素有关。
2. 摩擦力与接触面积的关系摩擦力与物体间接触面积成正比例关系。
接触面积越大，摩擦力越大；反之，接触面积越小，摩擦力越小。
这是因为物体直接接触的表面积越大，表面之间的微小凹凸就越大，摩擦力就越大。
3. 摩擦力与物体间压力的关系摩擦力与物体间压力成正比例关系。
即当物体间的压力增大时，摩擦力也随之增大，反之亦然。
这是因为物体间的压力越大，表面间的不规则性就越小，微小凹凸就进一步压缩，摩擦力就会增大。
二、摩擦学的应用1. 制动系统摩擦制动是利用静摩擦力使车轮停止转动的一种制动方式。
汽车、自行车等的制动系统都是靠摩擦制动来实现的。
在制动过程中，制动器上的刹车片与转动的车轮表面接触，产生静摩擦力使转轮停止转动。
而刹车片与车轮的表面摩擦系数大与小的不同，就会影响到制动效能和制动距离的长度。
2. 螺纹连接螺纹连接是常用的一种紧固连接方式，它通常用于连接杆件、面板、封板等部件。
在螺纹连接时，利用螺纹外螺距不等的原理，使螺栓和螺母之间相互旋转，从而将拼接的两个构件紧密地连接在一起。
在设计时，需要根据要求计算螺栓和螺母的摩擦力，以保证连接牢固。
3. 轴承轴承是一种广泛应用于机器设备中的组件，主要用于支撑机器转动部件，并在其旋转过程中承受轴向和径向的载荷。
它的基本原理就是利用滚动体或滑动体之间的摩擦来实现支承转动。
因此，轴承性能的好坏与其摩擦力有着密不可分的关系。
4. 润滑油润滑油作为目前普遍使用的润滑材料，被广泛应用于各种机械设备中，其作用是减小机械件表面的摩擦，以达到降低能耗、延长机器使用寿命的效果。
第3章摩擦原理
摩擦力大小与相接触物体间的表面名义接触面积无关。
犁沟效应22rA v π=H A rh=SS v rA W σπσ)2(2==H S SF A rh σσ==θππσπσμctg r h r rh W F S S p 2222====∴若考虑粘着效应和犁沟效应S r B v A A F στ+=θπστσσστμctg A A A A W FS B S v S r S v B v 2+=+==①对大多数金属加工表面角很大，第二项数值很小可以忽略②磨粒磨损中，角很小，不能省去第二项θθ机械互锁模型粘着模型自由滚动受制滚动槽内滚动由于材料的弹性模量不同由于滚动接触表面有切向由于几何形状使接触各点接触消失时，大部分变形能得到释放，由于产生的能量差为滚动摩擦的损耗其大小与材料的阻尼和松弛性能有关低速滚动时的弹性滞后损失小高速滚动时的弹性滞后相对较大随载荷增大，塑性变形逐渐扩展到表使材料发生塑性变形需要消耗能量滚动体前方的塑性变形是滚动摩擦十Tabor与滑动摩擦的表面分离过程完全不同滚动接触的接近与分离在垂直方向分离过程要克服粘附力拉伸作用粘附力属于范德华力粘附力很小，只占摩擦阻力很小一部分滚动摩擦是由多种机理组合的复杂过程概括为四种机理：微观滑移、弹性滞后、塑性变四种机理产生的摩擦阻力可以相互叠加滚动接触应力不大时主要以弹性滞后为主接触应力比较大时主要以塑性变形为主对于滚动过程的摩擦阻力如何定量计算？圆柱在平面上的滚动材料的受压弹性变形为：引入滞后系数，则功耗为：摩擦阻力:滚动阻力系数: （由实验得出）2221W x p aa π=−4WR a E π=′23e Mx Wa x E M R Rθπ===×α23e e Wa x E Fx E R αααπ⇒==•23Wa F Rαπ∴=1/2224()33F a WR f R R E ααωπππ===′α。
摩擦学原理
摩擦学原理
摩擦学是物理学的一个分支，它研究的是摩擦的原理，及其在物理现象中的运用。
摩擦学的发展始于古希腊，当时科学家把它归结为三个基本原理：动摩擦、静摩擦和摩擦力的作用。
在这三个原理的基础上，科学家们进一步发展出了关于摩擦的更多理论。
动摩擦是指当两个物体相互滑动时，会产生摩擦力，这种摩擦力会对物体的运动产生阻力。
这种力可以用来减慢物体的运动，也可以用来增加物体的运动。
从物理学的角度来看，动摩擦的大小与物体的重量、滑动速度和摩擦力有关。
静摩擦是指两个物体之间的静止接触，也就是说，它们不会发生相互滑动。
在这种情况下，会产生一种叫做摩擦力的力，这种力会影响物体的运动，使其变得更加困难。
静摩擦的大小取决于两个物体之间的摩擦系数，以及它们之间的重量。
最后，摩擦力是指当两个物体接触时，会产生的一种力，这种力可以阻挡物体的运动，也可以促使物体的运动。
摩擦力的大小与两个物体的重量、摩擦系数和滑动速度有关。
总之，摩擦学原理主要包括动摩擦、静摩擦和摩擦力三个基本原理。
摩擦力可以影响物体的运动，因此它有着重要的应用，如机器的运行、车辆的制动等。
因此，摩擦学原理有助于我们理解物理现象，
为物理实验和研究提供了重要参考。
摩擦学原理在摩擦学中的应用研究
摩擦学原理在摩擦学中的应用研究摩擦学是研究摩擦学现象、摩擦学理论和摩擦学应用的学科，是机械工程学科中的一个重要分支。
摩擦学理论不仅涉及到摩擦特性，还涉及到磨损和润滑等方面，而研究摩擦学的目的主要是为了减小磨损、提高工作效率和延长设备寿命等方面。
本文将从摩擦学原理的基本概念、摩擦学原理在润滑、磨损和摩擦减少等方面的应用研究以及相关新技术的研究进展等几个方面来进行探讨。
一、摩擦学原理的基本概念摩擦学原理是指在两个表面接触时由于相对运动而发生的力的作用和能量转化的过程。
摩擦学理论主要包括摩擦力的起源和发展、摩擦力的测试和分析、摩擦减少和磨损减少的方法、润滑技术及其应用等方面。
摩擦力的起源和发展：摩擦力是由于物体表面之间存在着密不可分的原子力，当两个物体表面接触时这些原子力之间相互作用并导致了摩擦力的产生。
通常情况下，润滑剂可以在物体表面上形成一层分子厚的润滑膜，从而减少表面间的原子力，降低摩擦力从而达到节能、减少磨损的目的。
摩擦力的测试和分析：摩擦力测试技术的发展主要分为静摩擦力测试和动摩擦力测试两个阶段。
其中静摩擦力测试主要是通过使用特殊的测试装置将摩擦系数测试到一个最小值，然后用不同的压力、温度或液体条件来测量摩擦系数的变化。
而动摩擦力测试主要是通过使用复合材料等材料来制造不同形态的磨损试验机来进行。
润滑技术及其应用：润滑技术主要包括干摩擦润滑和液体摩擦润滑两种类型。
其中干摩擦润滑是指在没有润滑剂的条件下来进行润滑处理，主要应用于高温、高压等特殊条件下，而液体润滑则是通过使用一定量的润滑剂来降低摩擦系数，提高工作效率，并且达到延长设备寿命的目的。
液体润滑可以分为固体润滑、流体润滑和混合润滑三个部分来进行研究。
二、摩擦学原理在润滑、磨损和摩擦减少等方面的应用研究1. 润滑手段的应用：实现摩擦的减小主要是通过润滑手段来进行实现，润滑手段主要包括光滑表面、润滑油膜、润滑基液等。
其中，润滑油膜的应用是在摩擦部位涂上润滑油膜，防止磨损产生同时提高设备的使用寿命；而润滑基液则是在工作表面之间将润滑油膜封装起来的液体，可以有效降低表面间的原子力，降低摩擦系数从而达到降低磨损、减少摩擦的目的。
摩擦学原理在运动控制中的应用研究
摩擦学原理在运动控制中的应用研究一、引言摩擦学原理是运动学和力学方面的一个重要分支，它是研究物体之间接触时发生的摩擦现象的学科。
在实际应用中，摩擦学原理在运动控制中的应用十分广泛，并且发挥了重要的作用。
本文将针对摩擦学原理在运动控制中的应用作出全面的介绍和探讨。
二、摩擦学原理的基础知识1. 摩擦的基本概念物体之间接触时产生的相对运动阻力称为摩擦。
摩擦产生的原因主要是物体表面接触面之间的不平整和分子间的吸附力。
在物体接触时，由于表面不平整，只有一部分直接接触，其余部分则存在很小的接触面积，摩擦力正是这些接触面积所产生的作用力。
2. 摩擦力的分类在实际应用中，摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力指物体处于静止时受到的阻力，通常由静摩擦系数决定。
动摩擦力则指物体在运动时产生的阻力，由于动摩擦力取决于物体的速度和表面粗糙度等因素，因此通常需要通过实验来测定。
3. 摩擦学原理的应用摩擦学原理主要用于解决物体间接触时发生的摩擦问题。
在工业机械、运输设备、制造业等众多领域中，摩擦技术能够有效地增强摩擦阻力，提高运动效率和抗滑动能力。
此外，摩擦学原理还可应用于微机电系统、医疗设备和汽车领域等多个领域中。
三、摩擦学原理在运动控制中的应用1. 摩擦阻力的利用在机器人运动控制中，利用摩擦阻力可以实现轨迹跟踪和力控制等功能。
例如，在机器人手臂加速或减速时，摩擦阻力可以帮助实现过渡稳定，从而保证加速度或减速度的平稳度。
2. 摩擦力的控制通过控制摩擦力大小和方向，可以实现多种机器人运动控制应用。
例如，在机器人机械臂与工件间的接触中，可以通过控制机械臂的位置和摩擦力来实现对工件的掌握。
另外，在飞机起降时，可以利用前轮摩擦力来控制方向，从而实现飞机的起降控制。
3. 摩擦滑动控制在机器人运动控制中，摩擦滑动控制技术可以有效地解决轨迹跟踪和自适应控制等问题。
例如，在机器人轨迹规划中，可以利用滑动模式控制技术，通过调整机械臂的加速度和摩擦力，实现对机械臂轨迹的精确掌控。
摩擦学原理-Reynolds方程
①式 η与z无关
p x
dz
u z
c
u z
p x
z
c1
p与z无关
u
1 2
p x
z2
c1z
c2
第二章 Reynolds方程
§2-3 Reynolds方程
边界 z 0 u u0
条件 z h u uh
u
1 2
p x
z2
c1z
c2
c2 u0
dt
x 3 x x y 3 x x z y x y z z x
1. 忽略体积力的作用。
2. 忽略惯性力的作用。
uh>u0
z
uh
4. 以平移速度代替转动速度，这样就可用直角坐标。
h
7. u u , u z x y
x
u0
p x
z
(
u ) z
－－－①
p y
z
(
v ) z
－－－②
p z
0
－－－③
§2-1 基本概念
3. 偏应力和剪应力
(2) 剪应力
单元体面上所受单位 摩擦力在坐标轴上的 投影
xy yx
yz zy
xz zx
σz
τzx
τzy
τyx σy
τxy τxz
σx τyz
τxy
σy
τyz σx
τxy
τyx
z
τzy
τzx σz
xoy
第二章 Reynolds方程
§2-2 Navier-Stokes方程
①②式根据假设 (1)(2)(4)(7)取得
③式根据假设(1)(2)(4)(5) 取得
第二章 Reynolds方程
摩擦学原理
摩擦学原理
摩擦学原理
摩擦学是研究物体摩擦力的学科，是物理学的重要分支。
当两个物体接触时，表面之间的摩擦力就会产生，这种摩擦力会给运动的物体带来力的阻碍，使运动受到限制，甚至终止运动。
因此，摩擦力是影响物体运动的重要力，掌握它的规律对于改善物体运动状态有重要意义。
摩擦力的大小取决于两个表面之间的粒子间的间隙，粒子越接近，摩擦力越大；而且，摩擦力的大小还取决于摩擦面的特性，摩擦面的硬度、粗糙度等都会影响摩擦力的大小。
此外，摩擦力的方向也是重要的，摩擦力的方向总是与物体运动方向相反，当物体运动时，摩擦力就会产生，这种摩擦力叫动摩擦力；当物体静止时，摩擦力也会产生，这种摩擦力叫静摩擦力。
摩擦学原理在我们日常生活中有着广泛的应用。
例如，汽车行驶时，汽车轮胎与地面之间的摩擦力使汽车能够行驶；我们拖拽家具时，家具与地面之间的摩擦力使家具能够移动；当我们拉手提箱时，滑轮与地面之间的摩擦力使滑轮能够滚动；还有许多其他的例子，都展示了摩擦学原理的重要性和应用价值。
总之，摩擦学原理是物理学中重要的一环，它的研究有助于我们更好的理解和把握物体的运动规律，从而改善物体的运动状态。
摩擦学原理-绪论
斥力 引力
第1章 绪 论
摩擦学的发展过程
(2) 古典摩擦定律:
20世纪： 1939年苏联学者，以摩擦力二重性为依据，统一了分子论 和凹凸学说，建立了摩擦的分子机械论。
1950包登的粘着说。 当今纳米摩擦问题（原子量级）
F=αAr+βW
第1章 绪 论
摩擦学的发展过程
(3) 润滑理论
① Reynolds方程: 1886年提出, 其基础为三个人
第1章 绪 论
摩擦方面的杂志和国际会议
文献:
① ASME Transection. Jounal. of Tribrlogy (美) ② STLE Tribology, Transection (美) ③ Lnbrication. Engineering (英) ④ Wear (英) ⑤ International Tribology (英) ⑥ 摩擦学学报 (日) ⑦ 磨擦学学报 (中) ⑧ 润滑与密封 (中)
D: 粘度与分子结构的关系
膨胀性
① 分子大剪切阻力大粘度高 ② 分子链的结构特征与粘度有关
应变率γ
第1章 绪 论
小结
三大 支柱
摩擦 润滑 磨损
① 表面制膜：（等离子喷涂，等离子辅助沉积，真空蒸镀、电镀、化学镀等） ② 表面处理：（强化、加工处理等等）
③ 表面改性
第1章 绪 论
现代摩擦学研究新动向
(1) 纳米摩擦学
（纳米级薄膜润滑、纳米级摩擦的规律和本质， 微米级磨损问题）。 美国：F.F. Ling说过，青年人应投身Nano Phonomana研究。
32KW
125,000miles
Rolling resistance
Air resistance
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有关物体相对运动时表面接触与相互作用的科学。
在机械结构中，摩擦是一个重要的问题，因为它与能量损失、磨损、噪音和失效等相关。
为了减少摩擦带来的不利影响，科学家和工程师们研发并应用了各种表面工程技术。
在本文中，我们将探讨机械结构的摩擦学及其与表面工程技术的关系。
一、摩擦学的基本原理摩擦是由于两个物体表面间的相互接触引起的阻碍相对运动的力。
在微观层面上，摩擦力是由于表面不完全光滑，而导致表面间的接触和分离产生的。
表面粗糙度、压力、相对运动速度和接触材料的性质等都对摩擦力产生影响。
摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是在物体尚未开始相对运动时产生的阻力，而动摩擦力是物体开始相对运动后产生的阻力。
静摩擦力通常比动摩擦力大，当受到外力作用时，物体将首先克服静摩擦力才能开始运动。
摩擦力可以通过使用润滑剂来减小。
润滑剂通常是液体或固体，用于填充表面间的凹坑或提供一个滑动的界面。
润滑剂的选择取决于具体的应用，例如液体润滑剂常用于高速运动系统中，而固体润滑剂则更适用于高温环境。
二、表面工程技术在摩擦学中的应用表面工程技术是通过改变材料表面的特性来改善摩擦性能。
以下是几种常见的表面工程技术：1. 表面涂层技术：表面涂层技术包括在材料表面涂上一层具有特殊性能的材料。
这些涂层可以减小摩擦系数、增加润滑性以及提供保护层。
例如，钢件表面可以镀上一层具有低摩擦系数的金属，如镍或铜，以减小摩擦力并降低磨损。
2. 表面改性技术：表面改性技术主要通过物理或化学方法改变材料表面的性质。
蚀刻、沉积和离子注入等方法可以改变材料表面的组成和结构，从而改善摩擦性能。
例如，在钢件表面进行离子注入，可以形成一个硬度更高、耐磨性更好的表面层。
3. 表面磨削技术：表面磨削技术是通过切削或研磨材料表面来改变其形状和粗糙度。
通过磨削可以减小材料表面的粗糙度，从而减小接触面积和摩擦力。
此外，磨削过程还可以产生一个更加光滑的表面，降低与其他物体的摩擦。
摩擦学原理-固体摩擦、磨损理论
§20-3 磨损的基本形式
3. 微动磨损 两表面间由于振幅很小的相对运动而产生的磨损称为微 动磨损或微动腐蚀磨损。 机理：在载荷作用下，表面接触峰点形成粘着结点，当 接触表面受到外界微小振动（滑移量0.05mm~0.25mm)， 粘着结点被剪切，剪切面逐渐被氧化并发生氧化磨损， 产生Fe2O3磨屑，并起到磨料作用，使接触面产生磨粒磨 损。 适当的润滑可以有效地改善抗微动磨损能力（防氧化、 耐极压）。
Fujita等人于1977年对Nicr渗碳纲实验
240
280 V.P.n
0.125 h(cm)
§20-3 磨损的基本形式
3、点蚀现象 点蚀分为宏观点蚀和微观点蚀。 宏观点蚀：Way于1935年提出, 润滑油 在高压下迅速进入裂纹, 接触面将裂 纹封住，使裂纹油压裂纹向纵深发 展油压大，裂纹根部强度不够，折 断形成小坑，即点蚀。裂纹深度在 200m左右。
为，气泡外围水分子分为水化层、扩散层和普通水层三个层次。在气泡与 颗粒的粘附过程中，要经历颗粒与气泡相互接近和碰撞、颗粒与气泡间水 化膜薄化和破裂、颗粒在气泡表面粘附，即颗粒气泡相界面形成与调整等 过程。当悬浮液中的颗粒与气泡附着时，将导致部分气液和固液界面的消 失，并形成新的固气界面。
磨料磨损机理： (1) 微观切削 载荷将磨粒压入摩擦表面，滑动时摩擦力通过磨料的犁沟作用使 表面剪切，切削。 (2) 挤压剥落 磨料压入表面，将塑性材料的表面挤出层状或鳞片状剥落碎屑。 (3) 疲劳破坏 摩擦表面在磨料产生的循环接触应力作用下，使表面材料因疲劳 而剥落
§20-3 磨损的基本形式
磨料磨损影响因素
主动 从动
微观点蚀：认为实际接触在峰顶，每个峰进入接触都产生一 个微观应力，其远高于Hertz应力, 于是易产生应力集中, 出 现微裂纹。裂纹深度在20m左右。 微观点蚀是宏观点蚀的起因。
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。
机械设计中的摩擦学原理分析
机械设计中的摩擦学原理分析摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑的学科，对于机械设计来说，摩擦学原理的应用至关重要。
摩擦学原理的理解能够帮助工程师们设计出更有效、更可靠的机械系统。
本文就机械设计中的摩擦学原理进行详细分析。
一、摩擦学基本概念摩擦是由于两个物体之间的接触而产生的阻碍相对运动的力。
摩擦由于两个物体之间的微小不平整而产生，其平衡状态下的力大小可以用摩擦系数表示。
摩擦系数越大，两个物体之间的摩擦力就越大，相对滑动也就越困难。
磨损是指在摩擦作用下，物体表面逐渐剥落、破损或变形的过程。
摩擦作用时产生的热量会导致磨损，并且可以通过润滑来减少磨损。
润滑是指利用润滑剂在接触表面形成润滑膜，减少摩擦和磨损的过程。
润滑可以分为液体润滑、固体润滑和气体润滑三种方式。
润滑剂的选择应根据工作条件和材料特性进行合理选择，以确保机械系统的正常运行。
二、摩擦学在机械设计中的应用1. 摩擦副配对设计在机械设计中，合理选择和设计摩擦副对是至关重要的。
摩擦副应具备摩擦系数小、磨损少、寿命长等特点，以保证机械系统的正常运行。
在进行摩擦副设计时，需要考虑工作条件、材料的性质、润滑和摩擦副配合间隙等因素。
2. 摩擦和磨损分析摩擦和磨损分析是机械设计中重要的一环，通过合理的分析可以预测摩擦副件的损坏和寿命，进行合理的维护和更换。
同时，也可以通过分析优化摩擦副材料、润滑方式等因素，减少磨损，提高机械系统的效能。
3. 润滑技术应用在机械设计中，润滑技术的应用可以减少机械系统的摩擦和磨损，延长使用寿命。
润滑可以使用液体润滑剂、固体润滑剂或气体润滑剂，根据工作条件选用合适的润滑方式。
4. 摩擦噪音和振动控制摩擦副件在运动过程中会产生噪音和振动，影响机械系统的正常工作和使用寿命。
为了减轻噪音和振动，需要通过设计和选择合适的材料、润滑方式以及减振措施等途径来控制和减少噪音和振动的产生。
三、机械设计中的摩擦学原理实例以某自动化生产线上的输送系统设计为例，通过摩擦学原理的应用可以解决以下问题：1. 提高输送效率：通过合理选择输送系统的摩擦副件材料和润滑方式，减小摩擦力，提高输送效率。
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1.了解摩擦学的定义，发展的历史与现状，研究内容与任务，研究的学术、经济和工程意义；
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考
336260 37
200092
考试题型彰武
考试题型以选择题,填空题,问答题为主。200092
kaoyantj
主要参考书目：.《摩擦学原理》清华大学出版社温诗铸，黄平著，