3.1摩擦学概述
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3章摩擦学设计
（3）摩擦状态转化
仅依据润滑膜的厚度还不能准确地判断润滑 状态，尚须与表面粗糙度进行对比，图3.2。 实际机械中的摩擦副，通常几种润滑状态会 同时存在--------混合润滑状态。
（4）摩擦状态的判断
① 通常用膜厚比来判断摩擦状态-测量困难，不便采用
hmin Ra1 Ra 2
2 2
hmin—两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度；
介于1~3之间，因此该摩擦副处在混合润滑状态。
3.2.2 摩擦设计
内摩擦:发生在物质内部，阻碍分子间相对运动
流体分子间的摩擦
摩擦
静摩擦
外摩擦:发生在接触表面，阻碍相对滑动（趋势） 动摩擦 本课程讲述
F 定义：摩擦力与法向力的比值，即 f N
摩擦系数在静摩擦条件下是变化的。
1．摩擦系数
一般与摩擦副材质有关，通常从试验中得到。
3 s
dV W 或磨粒磨损的式 ka ds H
对稳定的一维磨损，高度h的磨损率为常数，即:
dh 常数 dt
再通过对时间的积分可以得到对应时间下的磨 损的高度h。
2．磨损设计准则
（1）要求轴承表面的平均压强不大于材料的 许用压强，以避免材料过载，即 p p （2）要求轴承的摩擦功耗不大于材料的许用 值，以防止表面温升过高产生胶合，即 pv pv （3）要求表面的相对速度不大于材料的许用 值，以防止轴承表面严重磨损，即
磨损
粘着磨损
根据磨损机理
磨粒磨损 疲劳磨损 腐蚀磨损 气蚀磨损 微动磨损
1．磨损计算 （1）粘着磨损—金属摩擦副之间最普遍的一种
定义：当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处发 生“冷焊”后，在相对滑动时，材料从一个表面迁 移 到另一个表面，便形成了粘着磨损。 粘着磨损计算根据如图3.8所示的模型求得。 dV W
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。
第4章摩擦学概述
第四章摩擦、磨损、润滑〔摩擦学〕概述…第0节 摩擦学起源摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学〔Tribology 〕。
第1节 摩擦一． 摩擦在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时，在接触外表上所产生的切向阻力叫摩擦力，这一现象叫摩擦。
二． 分类)摩擦系数μ=F μ/N四． 降低摩擦系数方法 镀软金属层在金属基体上涂敷一层极薄的软金属，此时σsc 仍取决于基体材料，而t B 那么取决于软金属。
载荷F F y F z vf 干摩擦粘着磨损机理第3节 边界摩擦一． 定义二． 边界膜的形成机理1. 物理吸附膜：润滑油中的极性分子与金属外表相互吸引而形成的吸附。
2. 化学吸附膜：靠油中的分子键与金属外表形成的吸附。
3.三． 影响边界膜摩擦的因素 1. 温度2. 添加剂3. 摩擦副材料：同性材料μ大4. 粗糙度第4节 磨损一． 磨损概念摩擦外表的物质不断损失的现象称为磨损。
二． 磨损过程Ⅰ.跑合阶段〔磨合阶段〕 Ⅱ.稳定磨损阶段 Ⅲ.剧烈磨损阶段三． 磨损机理1. 粘着磨损1) 定义：材料由一外表转移到另一外表。
2) 影响因素a. 温度、润滑油是否含油性与添加剂(此处插入解释原因)b.压强d.2. c.d.曲率半径〔赫兹公式解释〕3. 磨粒磨损〔50%磨损属于磨粒磨损〕1) 定2) 影响因素：a.摩擦副硬度b.磨粒大小与硬度承载能力增大摩擦系数μ摩擦外表工作温度磨损量时间磨损过程 磨损量磨损量4.腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦副外表与周围介质发生化学反响或电化学反响第5节流体摩擦润滑一．润滑的作用1.减摩--降低能耗。
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。
关于摩擦学的思考-概述说明以及解释
关于摩擦学的思考-概述说明以及解释1.引言1.1 概述摩擦学是研究固体物体之间相对运动时发生的摩擦现象的科学领域。
摩擦作为一种普遍存在的现象，对于各个行业和领域都有着重要的影响。
摩擦学的研究旨在深入理解摩擦现象的机理、性质和影响因素，以便应用于实际工程和技术问题的解决。
在日常生活中，我们经常会遇到摩擦现象。
无论是步行时脚与地面的摩擦、车辆行驶时轮胎与路面的摩擦，还是开门时手与门把手的摩擦，都与摩擦学密切相关。
除了在日常生活中的应用，摩擦学还在许多其他领域发挥着重要作用，如机械工程、汽车工业、航空航天以及材料科学等。
摩擦学的基本原理是摩擦力的产生和作用。
摩擦力是由于接触物体表面微观不平整度，使得物体间存在着相互作用力而产生的。
摩擦力的大小和性质取决于物体表面的粗糙程度、压力、两物体间的相对运动速度等因素。
摩擦学的研究对于优化设计、减少能源损耗、提高机械系统的效率等具有重要意义。
同时，随着科学技术的不断进步，摩擦学的应用领域也在不断扩展。
例如，在纳米技术领域，摩擦学的研究成果可以应用于微纳机械装置的设计和制造，从而为纳米器件的性能提升提供支持。
本文将探讨摩擦学的基本原理、实际应用中的重要性，并展望摩擦学未来的发展方向。
通过深入的思考和研究，我们可以更好地理解摩擦现象，并利用其特性来改进工程设计和解决实际问题。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包含以下内容：在文章结构部分，我们将介绍本文的组织和章节安排。
整篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将提供一个总体概述，介绍摩擦学的基本概念和相关背景知识，同时阐述本文的目的和重要性。
正文部分将拓展对摩擦学的内容进行详细的阐述。
首先，我们会给出对摩擦学的定义，并介绍其背景和起源，以帮助读者更好地理解该学科领域的重要性。
然后，我们将深入探讨摩擦学的基本原理，包括摩擦力的定义、摩擦系数的计算方法、摩擦力对物体运动的影响等。
结论部分将对摩擦学在实际应用中的重要性进行总结和归纳。
第三章-摩擦学设计.知识讲解
西晋时代张华所著《博物志》最早记载了人类使用矿物油 做润滑剂
15世纪，意大利的列奥纳多·达芬奇才开始把摩擦学引入 理论研究的途径
18世纪起摩擦学研究蓬勃兴起，到20 世纪60年代摩擦学 成为一门独立的交叉学科
❖ 磨损的类型：依据近代对磨损的分类可以分为六种类型： 粘着磨损：是指在摩擦过程中，由于粘着点的剪切作用，是
摩擦表面的材料从一个表面脱落或者转移到另一个表面的 磨损现象。一般发生在干摩擦或者边界摩擦表面上。 磨粒磨损：在摩擦过程中，由于外界硬颗粒或摩擦表面上硬 的微凸体引起表面材料脱落的现象。 表面疲劳磨损：摩擦表面在交变载荷的作用，表层材料由于 疲劳而局部剥落，形成麻点或凹坑的现象。一般在固体有 缺陷的地方最先出现。 腐蚀磨损（摩擦化学磨损）：是金属腐蚀和粘着磨损、磨粒 磨损的复合。 微动磨损：是粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损的复合。 冲蚀磨损（侵蚀磨损）
当一个物体在外力作用下沿与它相接触的 另一个物体相对运动时所产生的摩擦。
两接触表面作相对滑动时所产生的摩擦。 接触点具有不同的速度
在外力矩作用下,两物体沿接触面作相对滚 接触点具有相同的速度（速
动时产生的摩擦。
度、大小）
一物体沿接触面法线与另一物体作相对转 动时所产生的摩擦。
两纯净接触表面,在无任何形式的润滑剂存 只有在真空中存在,工程上指
2.正常磨损：即稳定磨损阶段，其磨损率为常量，该阶段在整个磨损过程中所占 的比例越大，说明设备的寿命越长。
（6）摩擦学状态的测试技术与仪器设备
（7）机器设备摩擦学失效状态的在线检测与监控以及 早期预报与诊断
摩擦学与润滑学研究
摩擦学与润滑学研究摩擦学和润滑学是机械工程学的重要分支，主要研究摩擦、磨损、润滑和密封等方面的问题。
摩擦学和润滑学在很多领域都有着重要的应用，如机械工业、汽车工业、轨道交通、飞行器、船舶、军事装备等。
在这篇文章中，我将简要介绍摩擦学和润滑学的基本概念和研究内容，以及它们在现代工业中的应用。
一、摩擦学1.1 摩擦的基本概念摩擦是物体相对运动时产生的阻力，也是物体静止时阻碍其运动的力。
摩擦force 是由于接触面之间存在微小颗粒间的力学相互作用引起，是由于表面几何和物质特性，包括材料粗糙度、硬度、弹性、塑性、润湿性等方面。
摩擦力的大小取决于接触面的材料、表面特性、受力面的压力以及相对运动速度等因素。
摩擦力的方向始终垂直于接触面，与运动方向相反。
1.2 摩擦的磨损和热效应摩擦磨损是暴露在环境中的材料被力或微动摩擦力磨损去除的现象，是摩擦过程中产生的不可逆现象，磨损后造成的表面形貌和性质发生变化，特别是体现在磨损面的失效问题，对机械传动、轴承、密封等工程实际应用有着深远的影响。
在摩擦过程中，能量被转化为热能，因此摩擦产生的热效应也是摩擦学研究的重要方面。
当摩擦面受到外力作用时，摩擦面的材料开始发热。
当发热时，热量被摩擦面从接触点周围传递到大规模边界层（FBL），然后扩散到热影响区域（TIR）。
热效应对于不同的摩擦材料和运动速度有不同的影响，在液体中，摩擦发热可被通过润滑来控制。
1.3 摩擦的控制和应用摩擦能量损失造成能源和材料的浪费以及系统效率的降低。
因此，降低摩擦力和磨损是摩擦学的主要目标。
摩擦学研究的主要内容包括摩擦学理论、材料摩擦和磨损机理、摩擦学测试技术和摩擦学应用控制等。
摩擦学的应用涉及到润滑学、机械制造、材料科学、表面和界面科学等多个领域。
随着现代制造和工程学的不断发展，摩擦学的研究越来越受到关注。
二、润滑学2.1 润滑的基本概念润滑是表面之间存在的液体、固体或气体薄膜作为分离媒体，以减小摩擦、磨损和热效应，从而对不同的运动副表面进行的交互减摩或消耗能量等措施。
机械设备修理工艺——摩擦学理论概述课件 (一)
机械设备修理工艺——摩擦学理论概述课件(一)机械设备修理工艺是一门重要的技术学科，包括了多种常用的修理方法和技术。
其中，摩擦学理论是机械设备修理工艺中非常重要的一个分支，它主要研究机械设备中零件之间的摩擦现象，以及如何在修理中运用摩擦学理论来解决问题。
下面是摩擦学理论概述课件的主要内容。
一、摩擦学理论的基本概念1.摩擦学的定义摩擦学是研究两个物体相互作用时所产生的摩擦力、磨损和润滑现象的科学。
2.摩擦学中的基本量在摩擦学中，最基本的量是摩擦力，即物体之间由于相互接触而产生的力。
同时，还有润滑油膜厚度、磨损量等基本量。
3.摩擦学的分类摩擦学分为干摩擦学和润滑学。
干摩擦学研究无润滑条件下的摩擦现象，而润滑学则研究润滑条件下的摩擦。
二、摩擦学原理1.阿基米德原理阿基米德原理指的是物体在液体或气体中的浮力。
这个原理也适用于润滑油膜的情况下，就是说在润滑油膜中，物体会产生一个浮力，帮助它减少与另一个物体的接触面积，降低了摩擦力。
2.压力原理压力原理指的是在干摩擦的情况下，当力的压力增加时，摩擦力也会随之增加。
3.接触区原理接触区原理是指在摩擦磨损中，由于零件之间接触面积的不均匀分布，会导致磨损的不均匀现象。
这个原理可以用于对机械零件的检修和保养中。
三、润滑原理1.分层润滑原理分层润滑原理通过引导润滑油在零件两侧形成不同厚度的润滑膜，从而达到减少摩擦力和磨损的目的。
2.粘附润滑原理粘附润滑原理是指在某些零件表面覆盖上一层薄膜，从而使得润滑油的黏度减少，进而减少零件间的磨损。
3.边沿润滑原理边沿润滑原理通过增加零件的边界厚度，形成缓冲区，减少零件受磨损的可能。
机械设备修理中，不同的零件和设备都需要采用不同的修理方法和技术。
使用摩擦学理论，能够更加科学地指导机械设备修理工作，提高修理质量和效率。
摩擦学理论
摩擦学理论摩擦学理论是关于摩擦现象的研究，是材料科学、力学和化学等多个学科的交叉研究领域。
摩擦学理论涉及了摩擦的各个方面，包括摩擦力的产生机制、摩擦表面的形态和性质、润滑剂的作用、摩擦磨损机理等。
摩擦学理论的研究对工程制造和材料科学有着重要的意义，可以指导现代工业生产的进步和产品的优化，也可以为新材料的研发提供理论依据。
1. 摩擦力的产生机制摩擦力是在两个物体接触的表面上产生的一种力，是由于两个物体表面微观形态的不规则性导致的。
在两个物体表面接触时，它们之间产生了各种应力和变形，导致接触面的形态改变和互相嵌入，这就形成了摩擦力。
而摩擦力的大小和物体的接触力、表面形态、材料力学性质、润滑条件等因素都有关系。
2. 摩擦表面的形态和性质摩擦表面的形态和性质对摩擦力的大小和性质起着决定性的作用。
在摩擦过程中，物体表面的形态会发生变化，形成颗粒、凸缩或其他微观结构，这些结构会影响物体之间的接触变形和应力分布，从而改变摩擦力的大小和方向。
而在不同材料之间的摩擦过程中，表面性质的差异也会导致摩擦力的变化，比如表面的粗糙程度、化学成分、硬度等。
3. 润滑剂的作用润滑剂是一种能够减少物体表面摩擦的化学物质，可以降低摩擦力，减少磨损和热量的产生。
润滑剂的作用可以通过两种机制实现：一种是分子层润滑，润滑剂分子与物体表面分子形成一层保护膜，使物体表面光滑并且防止直接接触；另一种是滚动润滑，润滑剂作用在物体之间，减少物体之间的接触，在润滑层中发生滚动运动，从而减小了摩擦力的产生。
4. 摩擦磨损机理摩擦磨损是摩擦学理论中的重要研究内容，包括摩擦表面的磨损机理、材料的磨损机理、表面处理方式对磨损的影响等。
摩擦磨损的主要机制包括粘着磨损、表面疲劳磨损、压痕磨损等。
在这些机制中，表面的化学成分、硬度、表面处理方式等的差异都会对摩擦磨损的形成和发展起到决定性作用。
综上所述，摩擦学理论在现代工业生产中发挥着重要的作用。
随着现代科学技术的不断发展，摩擦学理论也在不断进步和完善，为工程制造和材料科学的发展提供了有力的理论基础。
摩擦学(简单)
针入度 （稠度）
标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。 针入度越大，润滑脂越稀；反之亦然。
滴点
在规定的加热条件下，润滑脂由标准测量杯的孔 口滴下第一滴时的温度称为润滑脂的滴点。
滴点标志着润滑脂耐高温的能力。一般润滑脂的 工作温度应低于滴点20-30C。
为改善润滑油或润滑脂的性能，以适应某些特殊的需要， 在润滑油或润滑脂中加入一些物质，称为添加剂。
改善摩擦副耐磨性能的措施 选择减磨材料、合理选择润滑剂和添加剂、 控制易损件的工作条件
三.润滑
目的
1、对于不完全液体润滑----降低摩擦及减少磨损； 2、对于液体动力润滑----工作介质并具有冷却作用。
气体：空气及其它气体介质。
润滑剂分类
液体：水、矿物油及液态金属等。 半固体：润滑脂
固体：石墨、二硫化钼等
研究摩擦学的意义
节约能源、节约材料、保护环境
摩擦学发展的重要历史阶段
•史前人类的钻木取火
•祖先们在春秋时代（公元前770~221年）对摩擦、磨损现象 有了一定的了解，并且已经知道采用动物油脂进类使用矿物油做 润滑剂（距今约1800年）
主要性能指标 润滑油、润滑脂
粘度 牛顿定律
流体抵抗变形的能力，标志着流体内摩擦阻 力的大小。
v
y
剪切 应力
动力 粘度
速度 梯度
平行板间液体的层流流动模型
1.动力粘度：主要用于流体动力计算中。Pa·s 1Pa s 1N s / m2
2.运动粘度：主要用于测量流体粘度。m2/s
摩擦学原理及应用 TRIBOLOGY
河南农业大学机电工程学院 王万章 副教授
Wanzwang@
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。
摩擦学概述
摩擦学概述摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
其中摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；磨损是由于摩擦而造成物体表面材料的损失或转移；而润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
这便是摩擦学的主要构成。
众所周知，世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。
机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的。
所以为了减少摩擦和磨损，节省能源，降低设备维修次数和费用，节省制造零件及其所需材料的费用，便由之产生了润滑这一篇。
摩擦的原理分为“机械说”，‘分子说”，“机械-分子说”。
即可能是因为表面微凸体的相互阻碍作用或表面材料分子间的吸力作用或兼而有之。
2摩擦可分为以下几种：1内摩擦——在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。
外摩擦——在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
3静摩擦——仅有相对运动趋势时的摩擦。
4动摩擦——在相对运动进行中的摩擦滑。
5滑动摩擦和滚动摩擦。
根据滑动摩擦状态又分为1.干摩擦 2.边界摩擦3. 液体摩擦4. 混合摩擦。
磨损是由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。
直接导致的后果降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。
磨损过程大致分为下三阶段：1磨合阶段——包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程2稳定磨损阶段——零件在平稳而缓慢的速度下磨损3剧烈磨损阶段——在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。
零件即将进入报废阶段。
而我们设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。
磨损类型按磨损机理分可分为磨粒磨损，粘附磨损，疲劳磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损，微动磨损。
按磨损表面外观可分为点蚀磨损，胶合磨损，擦伤磨损。
举其中三个例子来说，比如磨粒磨损——也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。
摩擦学材料研究方法高分子材料摩擦学 第2章 表面和接触
轮廓峰的平均曲率 为取样长度!内全部轮廓峰顶处 半径（代号"#$%） 的曲率半径平均值
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2.1表面形貌-典型测量方法
测量方法 光学显微镜 光轮廓 斜剖面 干涉显微镜 复光束干涉 反射电子显微镜 电子显微镜 表面轮廓仪 分辨率μm 横向 0.25~0.35 0.25 0.25 0.25 5 0.03~0.04 0.005 1.3~2.5 纵向 0.18~0.35 0.25 0.025 0.025 0.005 0.002~0.008 0.0025 0.005~0.25
2
第2章 表面和接触
表面：指两相间的边界物质，其中相的定义是“具有明 确的物理边界、区别于其他物质系的均一部分”。 实际存在的固体表面并不是象镜面一样简单的平面, 它具有复杂的形状和表面性质。 2.1 表面形貌 2.2 表面结构 2.3 接触和变形
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illustration of a regular wavy surface texture
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2.1表面形貌-轮廓曲线的高度特征
Ra、Ry、Rq比较 Ra和Ry是加工中直接用于控制表面质量的参数，Rq在 工程中很少用，但在轮廓的理论分析中有很重要的应用价 值。上图为两种支承表面的微观形貌，这两种表面的Ra相 同，而Rq值却能把好与差的表面差异反映出来，在塑性材 料磨损，特别是磨合过程中，这种表面形貌的变化是常遇 到的。
第一章摩擦学概论
课程名称： 摩擦学Tribology 课程类型：校公共选修课计划学时：18主讲教师: 孙建林 教授；校公共选修课 “摩擦学”(教学大纲)课程类型: 公共选修课计划学时: 18 教材：有先修课程：1摩擦学概述-------------------------------------3学时1．1摩擦学定义与主要内容1．2摩擦与润滑的发展1．3摩擦学研究状况1． 4 摩擦学面临的任务2表面性质-------------------------------------3学时2．1表面形貌与表面测量2．2 表面张力与表面能2．3表面吸附与氧化2．4 表面接触3摩擦机理-------------------------------------3学时3．1摩擦类型与特点3．2摩擦理论3．3影响摩擦的因素3．4摩擦的测定4工艺润滑剂概述-------------------3学时4．1工艺润滑的目的与要求4．2润滑状态；4．3工艺润滑剂的类型（油基润滑剂；水基润滑剂；乳化液；固体润滑剂）4．4润滑添加剂5 工艺润滑基本理论--------------------------------------------------3学时5．1润滑状态5．2流体润滑5．3混合润滑5．4 边界润滑6磨损-------------------------------------------3学时6．1磨损的定义6．2磨损类型6．3磨损对工模具及制品表面质量的影响参考书目［1］ 温诗铸，摩擦学原理，北京：清华大学出版社，1994。
［2］ 全永昕，工程摩擦学，杭州：浙江大学出版社，1994。
［3］ 汪一麟，实用摩擦学，上海：上海科学技术出版社，1984。
［4］ 颜志光，润滑材料与润滑技术，北京：中国石化出版社，2000。
［5］ 张剑烽等，摩擦磨损与抗磨技术，天津：天津科技翻译出版公司，1993。
［6］ 孙建林，材料成形摩擦磨损与润滑，国防工业出版社，2007。
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机械设计
吴鹿鸣罗大兵张祖涛
摩擦学设计：摩擦与磨损
03-1
摩擦学概述
摩擦学定义
1966年，英国乔斯特（H.P.Jost）最早提出了Tribology名词 (tribology - the science and technology of interacting surfaces in relative motion and of their related subjects and practices)，Tribology的定义是研究相对运动的相互作用表面的有关理论和实践的科学与技术。
其后中国机械工程协会将Tribology译为“摩擦学”。
摩擦学定义要点：
①是相对运动的表面，产生摩擦
②是相互作用的表面，发生复杂的摩擦行为
③是科学（Triboscience摩擦学科学、Fundamental Tribology基础摩擦学）与技术(Tribotechnology摩擦学技术、Applied Tribology应用摩擦学)，独立的一门多学科综合性的学科
摩擦学的内涵：摩擦、磨损和润滑。
摩擦学(Tribology)
摩擦(Friction) 阻止两个表面相对运动的现象 切向力(摩擦力，friction force) 引起磨损
能量消耗，降低机器的效率 后果 磨损(Wear) 摩擦表面上物质不断损耗的现象
不可避免（一般） 降低可靠性、精度和寿命
特
点 润滑(Lubrication)
通过润滑剂的薄膜将两个表面分开，减小 切向力，它是减小摩擦降低磨损的重要手段
减小能量损失和表面的物理相互作用 带走摩擦热和磨屑， 防止表面腐蚀
作
用
摩擦学意义
全球约1/3～1/2能源消耗与摩擦有关。
美国每年因磨损引起的工业损失约占GDP的1～2%。
因为摩擦学的应用美国每年能源消耗减少11%。
发动机因摩擦而损失约30%的功率，如果发动机的摩擦减小
20%，可使燃油消耗减7%。
对于大型水轮机组，55％~70％的故障来自摩擦学设计不良造成的烧瓦。
发动机和传动装置的机械摩擦损耗占汽车发动机总能耗的12％机械失效的主要原因并不是零部件的断裂，而是摩擦学类型损坏。
摩擦的双重性
有用性：接触面间无摩擦，人类美好生活无法想象。
人的行走、汽车火车的行驶、人类的关节、
制动的摩擦副、球类运动……
有害性：能量消耗的根本原因，控制摩擦，减小磨损，提高可靠性和寿命
摩擦学设计（Tribological Design）
定义：基于摩擦学的理论和方法转移到工业应用和产品的设计
来源：The Tribological Design of Machine Elements，15th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, September 6th ~9th ,1988。
1990年中国成立摩擦学设计专委会。
理解：机械设计核心内容的演变运动设计（最早）
速度提高、载荷加大
满足强度、刚度的设计能源、寿命、可靠性的要求
强度设计和摩擦学设计
的综合
摩擦学设计的领域
摩擦学设计的相关领域有：
材料科学、齿轮传动、滑动轴承、滚动轴承、密封、振动、噪声、表面工程、工业设备、人体生物等。