第三章表面摩擦和磨损
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固体润滑摩擦—相对运动的两物体表面间有固体润滑存在 时的摩擦
混合摩擦—介于上述各摩擦之间，即接触表面间同时出现干
摩擦、边界摩擦、流体润滑摩擦和固体润滑摩擦的一种混
合摩擦状态。生产实际中最常见的一种摩擦状态。
第三章表面摩擦和磨损
10
➢ 按摩擦副所处的工况条件分类
正常摩擦—机械设备的摩擦副在正常温度、压力、 速度等工况条件下的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
18
机件正常运行的磨损过程如图所示，一般分为3个阶 段，曲线上各点斜率即为磨损速率。
图 磨损量与时间的关系示意图（磨损曲线）
第三章表面摩擦和磨损
19
(1)跑合(磨合)阶段。该阶段随着表面被磨平，实际接触面
积不断增大，表层应变硬化，磨损速率不断减小。表面形成
牢固的氧化膜，也降低了该段的磨损速率。
4
3.1 摩擦
摩擦的定义
摩擦---两个接触的物体在相互运动过程中，表 面之间所产生的阻碍运动的效应。
摩擦不仅会使材料磨耗，而且还会发热，导致接触表面 瞬时温度升高，降低工件的机械效率，加重材料磨耗，故 生产中总是力图减少摩擦，降低摩擦系数。只有某些情况 才需增大摩擦力，如车辆制动器、摩擦离合器等。
摩擦系数
干摩 擦
相同金属： 黄铜-黄铜；青铜-青铜
异种金属： 铜铅合金-钢 巴氏合金-钢
非金属： 橡胶-其他材料 聚四氟乙烯-其他材料
0.8～1.5
0.15～0.3 0.15～0.3
0.6～1.9 0.04～0.12
固体 石墨-二硫化钼润滑 润滑 铅膜润滑
0.06～0.20 0.08～0.20
边界 润滑
矿物油湿润表面 加油性添加剂的油润滑：
钢-钢；尼龙-钢 尼龙-尼龙
0.15～0.30
0.05～0.10 0.10～0.20
流体 液体动力润滑 润滑 液体静力润滑
0.08～0.20 <0.001 (与设计参数有关)
滚动 摩擦
滚动摩擦系数与接触面材料的硬度、粗糙度、湿度等有关。球和圆柱滚子轴承
的摩擦大体与液体动力润滑相第近三章，表其面摩它擦和滚磨子损 轴承则稍大
6
摩擦的分类
➢ 按摩擦副的运动状态分类
静摩擦 ----仅有相对运动趋势时的摩擦
动摩擦 ----在相对运动进行中的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
7
➢ 按摩擦副的运动形式分类
滑动摩擦 —物体表面间的运动形式是相对滑动 滚动摩擦 —物体表面间的运动形式是相对滚动
第三章表面摩擦和磨损
8
➢ 按发生部位分类
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
第三章表面摩擦和磨损
5
摩擦力---两个相互接触物体在外力作用下发 生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触 面间产生切向的运动阻力，这一阻力称为摩擦 力。
摩擦的大小一般用摩擦系数μ来表示，其值等
于摩擦力F（切向力）与法向力N（载荷）的比 值，即
μ=F/N
μ有动静区分，μ静＞μ动。
第三章表面摩擦和磨损
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。
第三章表面摩擦和磨损
9
➢ 按摩擦副表面的润滑状况分类
纯净摩擦—摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦
干摩擦（无润滑摩擦）—在大气条件下，摩擦表面之间名义 上没有润滑剂存在时的摩擦
边界润滑摩擦—摩擦表面间有一层极薄的润滑膜存在的摩擦
流体润滑摩擦—相对运动的两物体表面完全被流体隔开时的 摩擦
16
3.2 磨损
磨损的定义
磨损（Wear）来自百度文库--由于摩擦而造成的物体表 面材料的损失或转移的现象称为磨损。
磨屑的形成是材料发生变形和断裂的结果。磨损是发
生在材料表面的局部变形与断裂，这种变形与断裂是反
复进行的，具有动态特征。这种动态特征的另一标志是
材料表层组织经过每次循环后总要变到新的状态。所以
由常规试验得到材料力学性能不一定能如实反映出材料
耐磨性的优劣。
第三章表面摩擦和磨损
17
材料的磨损除主要由力学因素引起外，在整个过程中材 料还将发生一系列物理、化学状态的变化。
如因表面材料的塑性变形引起的形变硬化及应力分布的 改变，因摩擦热引起的二次相变淬火、回火及回复再结晶， 因外部介质产生的吸附和腐蚀作用等都将影响材料的耐磨 性能。
特殊工况条件下的摩擦—摩擦副处于高速、高温、 低温等特殊环境条件下工作时产生的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
11
摩擦的机理
“机械说”—摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用； “分子说”—摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用； “机械-分子说”—两种作用均有
第三章表面摩擦和磨损
12
摩擦理论（自学）
➢ 粘着理论
润滑 减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学。
第三章表面摩擦和磨损
3
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。
减少摩擦 减少磨损
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。
第三章表面摩擦和磨损
(2)稳定磨损阶段。该段的斜率就是磨损速率，为一稳定值。
第3章 表面摩擦、磨损与润滑
第三章表面摩擦和磨损
1
概述 摩擦 磨损 润滑
主要内容
第三章表面摩擦和磨损
2
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。
摩擦 两个接触的物体在相互运动过程中， 表面之间所产生的阻碍运动的效应；
磨损 由于摩擦而造成的物体表面材料的损 失或转移；
F ad /F h A /H A /H
第三章表面摩擦和磨损
14
影响摩擦的因素
➢ 1. 材料性能---当摩擦副是同一种金属或是非常类似 的金属，或这两种金属有可能形成固溶合金时，则 摩擦较严重。
➢ 2. 接点长大
第三章表面摩擦和磨损
15
➢ 3. 摩擦环境
表 不同摩擦状态下的摩擦系数（大致值）
摩擦状况
图 粘着理论示意图
第三章表面摩擦和磨损
13
大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积 的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表 面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊 结点（如图a 所示）。当发生滑动时，必须先将结点剪断（如 图b 所示），同时，当较硬的凸峰在较软的材料上滑过时，将 切出沟纹（即犁刨作用），从而相对滑动时的摩擦力为上述两 种因素所形成的阻力之和。由于后者相对来说较小，故可忽略。
混合摩擦—介于上述各摩擦之间，即接触表面间同时出现干
摩擦、边界摩擦、流体润滑摩擦和固体润滑摩擦的一种混
合摩擦状态。生产实际中最常见的一种摩擦状态。
第三章表面摩擦和磨损
10
➢ 按摩擦副所处的工况条件分类
正常摩擦—机械设备的摩擦副在正常温度、压力、 速度等工况条件下的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
18
机件正常运行的磨损过程如图所示，一般分为3个阶 段，曲线上各点斜率即为磨损速率。
图 磨损量与时间的关系示意图（磨损曲线）
第三章表面摩擦和磨损
19
(1)跑合(磨合)阶段。该阶段随着表面被磨平，实际接触面
积不断增大，表层应变硬化，磨损速率不断减小。表面形成
牢固的氧化膜，也降低了该段的磨损速率。
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3.1 摩擦
摩擦的定义
摩擦---两个接触的物体在相互运动过程中，表 面之间所产生的阻碍运动的效应。
摩擦不仅会使材料磨耗，而且还会发热，导致接触表面 瞬时温度升高，降低工件的机械效率，加重材料磨耗，故 生产中总是力图减少摩擦，降低摩擦系数。只有某些情况 才需增大摩擦力，如车辆制动器、摩擦离合器等。
摩擦系数
干摩 擦
相同金属： 黄铜-黄铜；青铜-青铜
异种金属： 铜铅合金-钢 巴氏合金-钢
非金属： 橡胶-其他材料 聚四氟乙烯-其他材料
0.8～1.5
0.15～0.3 0.15～0.3
0.6～1.9 0.04～0.12
固体 石墨-二硫化钼润滑 润滑 铅膜润滑
0.06～0.20 0.08～0.20
边界 润滑
矿物油湿润表面 加油性添加剂的油润滑：
钢-钢；尼龙-钢 尼龙-尼龙
0.15～0.30
0.05～0.10 0.10～0.20
流体 液体动力润滑 润滑 液体静力润滑
0.08～0.20 <0.001 (与设计参数有关)
滚动 摩擦
滚动摩擦系数与接触面材料的硬度、粗糙度、湿度等有关。球和圆柱滚子轴承
的摩擦大体与液体动力润滑相第近三章，表其面摩它擦和滚磨子损 轴承则稍大
6
摩擦的分类
➢ 按摩擦副的运动状态分类
静摩擦 ----仅有相对运动趋势时的摩擦
动摩擦 ----在相对运动进行中的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
7
➢ 按摩擦副的运动形式分类
滑动摩擦 —物体表面间的运动形式是相对滑动 滚动摩擦 —物体表面间的运动形式是相对滚动
第三章表面摩擦和磨损
8
➢ 按发生部位分类
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
第三章表面摩擦和磨损
5
摩擦力---两个相互接触物体在外力作用下发 生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触 面间产生切向的运动阻力，这一阻力称为摩擦 力。
摩擦的大小一般用摩擦系数μ来表示，其值等
于摩擦力F（切向力）与法向力N（载荷）的比 值，即
μ=F/N
μ有动静区分，μ静＞μ动。
第三章表面摩擦和磨损
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。
第三章表面摩擦和磨损
9
➢ 按摩擦副表面的润滑状况分类
纯净摩擦—摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦
干摩擦（无润滑摩擦）—在大气条件下，摩擦表面之间名义 上没有润滑剂存在时的摩擦
边界润滑摩擦—摩擦表面间有一层极薄的润滑膜存在的摩擦
流体润滑摩擦—相对运动的两物体表面完全被流体隔开时的 摩擦
16
3.2 磨损
磨损的定义
磨损（Wear）来自百度文库--由于摩擦而造成的物体表 面材料的损失或转移的现象称为磨损。
磨屑的形成是材料发生变形和断裂的结果。磨损是发
生在材料表面的局部变形与断裂，这种变形与断裂是反
复进行的，具有动态特征。这种动态特征的另一标志是
材料表层组织经过每次循环后总要变到新的状态。所以
由常规试验得到材料力学性能不一定能如实反映出材料
耐磨性的优劣。
第三章表面摩擦和磨损
17
材料的磨损除主要由力学因素引起外，在整个过程中材 料还将发生一系列物理、化学状态的变化。
如因表面材料的塑性变形引起的形变硬化及应力分布的 改变，因摩擦热引起的二次相变淬火、回火及回复再结晶， 因外部介质产生的吸附和腐蚀作用等都将影响材料的耐磨 性能。
特殊工况条件下的摩擦—摩擦副处于高速、高温、 低温等特殊环境条件下工作时产生的摩擦
第三章表面摩擦和磨损
11
摩擦的机理
“机械说”—摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用； “分子说”—摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用； “机械-分子说”—两种作用均有
第三章表面摩擦和磨损
12
摩擦理论（自学）
➢ 粘着理论
润滑 减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学。
第三章表面摩擦和磨损
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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。
减少摩擦 减少磨损
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。
第三章表面摩擦和磨损
(2)稳定磨损阶段。该段的斜率就是磨损速率，为一稳定值。
第3章 表面摩擦、磨损与润滑
第三章表面摩擦和磨损
1
概述 摩擦 磨损 润滑
主要内容
第三章表面摩擦和磨损
2
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。
摩擦 两个接触的物体在相互运动过程中， 表面之间所产生的阻碍运动的效应；
磨损 由于摩擦而造成的物体表面材料的损 失或转移；
F ad /F h A /H A /H
第三章表面摩擦和磨损
14
影响摩擦的因素
➢ 1. 材料性能---当摩擦副是同一种金属或是非常类似 的金属，或这两种金属有可能形成固溶合金时，则 摩擦较严重。
➢ 2. 接点长大
第三章表面摩擦和磨损
15
➢ 3. 摩擦环境
表 不同摩擦状态下的摩擦系数（大致值）
摩擦状况
图 粘着理论示意图
第三章表面摩擦和磨损
13
大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积 的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表 面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊 结点（如图a 所示）。当发生滑动时，必须先将结点剪断（如 图b 所示），同时，当较硬的凸峰在较软的材料上滑过时，将 切出沟纹（即犁刨作用），从而相对滑动时的摩擦力为上述两 种因素所形成的阻力之和。由于后者相对来说较小，故可忽略。