第三章摩擦学设计
汽车设计中的摩擦学设计
防抱死制动系统（ABS）
防抱死制动系统（ABS）
车速 速 度
轮速
轴承宽度
不同轴承宽度下的功损
轴承宽度决定了轴承摩擦面积。图为轴承宽度对轴承摩擦功损的影响。 其中：PB为连杆大头轴承；MB为主轴承。 由图可以看出，轴承功损与轴承宽度成正比。通常对于径向轴承，在完 全液力动力润滑条件下可以认为油膜的包角是一定的。径向轴承的摩擦面积 正比于轴承宽度。因此，减小轴承宽度可以减小轴承功损。但是，过小的轴 承宽度会导致轴承比压过高。因此，在设计轴承宽度时，必须以保证轴承比 压为前提。
胎面磨损
胎面磨损是一个复杂的物理—化学过程 胎面的弹性滑移 产生热和摩擦静电 生成橡胶氧化裂纹 裂纹扩展 胎面磨损 胎面磨损的研究内容： ① 橡胶磨损机理 ② 轮胎结构和操纵（速度、转弯、制动）激烈程度的影响 ③ 对胎面磨损随行程的增加以回归函数的形式进行描述 ④ 车轮的安装角度对轮胎的摩擦和磨损的影响。 由于磨损过程极为复杂，因此到目前为止还不能对轮胎在实际行驶条件 下的磨损率作出令人满意的预测。可以肯定，驾驶员的正确操纵对降低轮胎 磨损有重要影响。
气门阀与气门阀座
气门阀与气门阀座系统是内燃机工作条件十分恶劣的摩擦副，它一方面 在气门不断开启和关闭过程中受到冲击载荷的作用，是冲击磨损的典型实 例；另一方面，排气阀头部和阀座承受着炽热废气的高速冲刷（废气温度可 达600—800℃），气门阀的工作表面经受疲劳磨损、粘着磨损、腐蚀磨损以 及高温气流中未燃尽粒子的冲蚀磨损等的作用。这些恶劣的工作条件可能使 气门阀的密封性遭到破坏，严重的将影响发动机的正常工作。所以对气门阀 与气门阀座之间的匹配设计也是汽车摩擦学的一个重要内容。
3.3摩擦学设计及其应用—滑动轴承
机械工程系 设计工程研究所
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；
应用及研究的领域不断扩大：机械、冶金、生物、 地质、音乐、体育等。
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3.汽车中的摩擦学 发 动 机 中 的 摩 擦 学 问 题
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润滑脂
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。
选择耐磨材料、合理选择润滑剂和添加剂、控制 易损件的工作条件。
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3. 润滑 (1)目的 ➢对于不完全液体润滑—降低摩擦及减少磨损； ➢对于液体动力润滑—工作介质并具有冷却作用。 (2)润滑剂分类 ➢液体：水、矿物油及液态金属等； ➢气体：空气及其它气体介质； ➢固体：石墨、二硫化钼等； ➢半固体：润滑脂。
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添加剂 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。
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3.3.3 滑动轴承 3.3.3.1 滑动轴承的特点与应用
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机械工程系 设计工程研究所
1.滑动轴承的特点 面接触，承载能力高，抗震性好，寿命长，噪音 小 一般摩擦阻力大，效率低 但流体润滑轴承，摩擦系数很小，在高速下运转， 工作平稳，旋转精度高，无磨损 因此，在许多场合下，滚动轴承还无法替代
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
摩擦学设计.
2.1表面形貌设计
表面形貌设计主要是表面粗糙度的设计。 当表面过于光滑时, 液体或气体润滑介质难以介入摩擦副 之间, 运动中导致摩擦副表面的氧化膜破裂而发生干摩擦, 易于疲劳破坏或粘着拉脱, 但是, 当表面过于粗糙时, 微 凸体接触数量少, 接触应力大, 微凸体之间发生严重的弹 塑性变形, 相对滑动时, 摩擦表面发生粘着磨损和表面剥 离. 粗糙度的设计原则 一是用加工精度与粗糙度相对应的方式设计; 二是与机械工况相适应的润滑模式设计； 三是在特殊的润滑情况下粗糙度及其纹理方向应 特殊设计。
2.3摩擦副表层设计
一般设计法则 1) 摩擦副若是粘着磨损为主, 则应采用互溶性小、 化学活性强而抗剪切强度低的表面层； 2) 摩擦副若是磨粒磨损为主, 则应采用非常硬的表 面； 3) 摩擦副若是几种摩擦磨损过程混合的情况, 即采 用强度正梯度法则-硬度负梯度法则的复合梯度法 则设计.
2.3摩擦副表层设计
3 摩擦学设计的研究现状与发展 国外发展现状 60年代末, 英国发表Jost 的调查报告, 正式 提出Tribology 一词, 摩擦学从此成为一门独立 的学科。 经典流体润滑理论已经基本成熟, 研究的重点 转向特殊介质和极端工况下的润滑理论； 材料磨损研究已从早期的宏观现象分析转向微 观机理研究； 近年来国际上提出基于能量理论或材料疲劳机 制的各种磨损理论, 可以作为摩擦副材料选择和 抗磨损设计的依据。 此外, 新型轴承和动密封装置的结构; 新型材 料与表面热处理技术; 新型润滑材料与添加剂等 方面的研究均有较大的进展。
简失 事
哥伦比亚号左翼上的裂纹
(b) 链条 自行车链条的磨损
空气与金属的摩擦导致
1.1定义 一组数据调查 全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉； 失效零件的80%是由磨损造成的； 20世纪80年代我国在冶金、煤炭、农机等五个行 业的调查表明：由于磨粒磨损损耗的备用钢材达 100万吨以上，如考虑停机等费用造成的损失每年 达几亿元。 如果从摩擦学方面采取正确的措施, 就可以大大节约能源消耗。
摩擦学设计PPT教案学习
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2．边界摩擦
边界摩擦又称为边界润滑。当运动副的 摩擦表 面被吸 附在表 面的边 界膜隔 开，摩 擦性质 取决于 边界膜 和表面 的吸附 性能时 的摩擦 称为边 界摩擦 （图 8.1 b）。润滑油中的脂肪酸是一种极性化合 物，它 的极性 分子能 牢固地 吸附在 金属表 面上。 吸附在 金属表 面上的 分子膜 ，称为 边界膜 。
v
（b）边界润滑
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按边界膜形成机理，边界膜分为吸附膜 （物理 吸附膜 及化学 吸附膜 ）和反 应膜。 润滑剂 中脂肪 酸的极 性分子 牢固地 吸附在 金属表 面上， 就形成 物理吸 附膜； 润滑剂 中分子 受化学 键力作 用而贴 附在金 属表面 上所形 成的吸 附膜则 称为化 学吸附 膜。吸 附膜的 吸附强 度随温 度升高 而下降 ，达到 一定温 度后， 吸附膜 发生软 化、失 向和脱 吸现象 ，从而 使润滑 作用降 低，磨 损率和 摩擦系 数都将 迅速增 加。
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摩擦系数
1 50
1 0. 5 0.1 0.05
0.0 0.0015
纯净金
氧化膜
属
干摩擦状态
边界润 边界润滑 流体润
滑
和流体润滑
滑
图8.3 摩擦系数的典型值
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随着工况参数的改变可能导致润滑状态 的转化 。图 8.4 是典型的 S t r i b e c k 曲线，它表示润滑状态转化过程以及摩 擦系数 随润滑 油粘度 、滑 动速度 v 和轴承单位面积载荷 p 变化的规律。
合理选择摩擦副材料和润滑剂，降低表 面粗糙 度值， 在润滑 剂中加 入适量 的油性 添加剂 和极压 添加剂 ，都能 提高边 界膜强 度。
摩擦学设计
Tribology Design
组员：李兵 江鹏 龚文强 韩猛猛 赵奎鹏
Contents
1 2
3 4
摩擦学设计的定义 摩擦学设计的主要内容和方法 摩擦学设计的研究现状 摩擦学设计的应用
1.1定义
摩擦学（Tribology）是近40年来发展起来 的一门新的边缘学科。 其定义为：研究作相对运动的相互作用表 面及其有关理论和实践的一门科学。它是 一门跨学科的科学。其内容包括摩擦、磨 损、润滑、接触力学、表面物理和化学等 方面的专题。
简单实例
(a)自行车链传动
哥 伦 比 亚 号 失 事
哥伦比亚号左翼上的裂纹
(b) 链条 自行车链条的磨损
空气与金属的摩擦导致
1.1定义 一组数据调查 全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉； 失效零件的80%是由磨损造成的； 20世纪80年代我国在冶金、煤炭、农机等五个行 业的调查表明：由于磨粒磨损损耗的备用钢材达 100万吨以上，如考虑停机等费用造成的损失每年 达几亿元。 如果从摩擦学方面采取正确的措施, 就可以大大节约能源消耗。
3 摩擦学设计的研究现状与发展 国外发展现状 60年代末, 英国发表Jost 的调查报告, 正式 提出Tribology 一词, 摩擦学从此成为一门独立 的学科。 经典流体润滑理论已经基本成熟, 研究的重点 转向特殊介质和极端工况下的润滑理论； 材料磨损研究已从早期的宏观现象分析转向微 观机理研究； 近年来国际上提出基于能量理论或材料疲劳机 制的各种磨损理论, 可以作为摩擦副材料选择和 抗磨损设计的依据。 此外, 新型轴承和动密封装置的结构; 新型材 料与表面热处理技术; 新型润滑材料与添加剂等 方面的研究均有较大的进展。
2.1表面形貌设计
机械设计----摩擦
第三章 磨擦、磨损及润滑（一）教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程和机理及润滑的类型及润滑剂类型。
（二）教学的重点与难点摩擦副基本性质和典型磨损过程（三）教学内容§3—1 摩擦摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力，——这种现角叫磨擦磨损——由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。
使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
摩擦学（Tribology ）——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、工程热物理学等学科，是一门边缘和交叉学科。
摩擦 内摩擦——发生在物质内部外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦接运动状态——摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋势时的摩擦动摩擦本节只讨论金属摩擦副的滑动摩擦根据摩擦面间存在润滑剂的状况，干摩擦 ——最不利滑动摩擦 边界摩擦（边界润滑） ——最低要求流体摩擦（流体润滑） ——如图3-1所示混合摩擦（混合润滑） ——最理想各种状态下的摩擦系数见表3-1，图3-2为摩擦特性曲线p v f /ηλ=-的关系。
一、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦而实际上，即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜，∴实际f 比在真空中测定值小很多。
摩擦理论：①库仑公式 n f fF F =（n F —法向力）——至今沿用机理：②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时，接触点相互啮合，摩擦力为啮合点问切向阻力的总和，表面越粗糙，摩擦力就越大。
但不能解释光滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大，f F 越大，且与滑动速度V 有关。
③新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论—常用简单粘着理论：如图3-3所示，摩擦副真实接触面积Ar 只有表现接触面积A 的百分之一和万分之一，)10000~100/(A Ar =，∴接触面上压力很大，很容易达到材料的压缩屈服极限sy σ→产生塑性流动→接触面↑，∴n F ↑应力并不升高 ∴sy nF Ar σ= （3-1）接触点塑性变形后→脏污膜遭破坏，容易使基本金属产生粘着现象→产生冷焊结点→滑动时，先将结点切开，设结点的剪切强度极限为B τ，则摩擦力为B sy nB r f F A F τστ== （3-2） ∴金属摩擦系数syB n fF F f στ== （3-3） B τ 两接触金属中较软者的剪切强度——剪切发生在软金属站界面的剪切强度极限B f f B ττττ<<=,（脏污表面）——剪切发生在结点金属上 sy σ——较硬的基本材料的压缩屈服极限∵大多数金属sy B στ/很相近，∴f 很相近∴降低摩擦系数的措施：在硬金属基体表面涂覆一层极薄的软金属（使）sy σ取决于基体材料，B τ取决于软金属。
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
第三章_摩擦学设计
粘着磨损
疲 劳 磨 损 （ 点 蚀 ）
磨粒磨损
磨损过程
磨 损 量
1.初期磨损：即磨合阶段，磨合是磨损过程中的非均匀阶段，在整个磨损过程中 所占比例很小，但磨损率很大。在磨合阶段，由于新摩擦副粗糙表面的真实 接触面积很小，应力很大，磨损很快。在良好的工作条件下，经过一段时间 或一定摩擦距离以后，表面逐渐磨平，表面粗糙度减小，过渡到正常磨损阶 段。 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。 3.急剧磨损：在稳定工作达到一定时间后，由于磨损量的累积，或者由于偶然的 外来因素（工况变化）的影响，在短期内，是摩擦副的摩擦系数增大，磨损 率急剧增加，或严重发热，产生噪声等异常，致使摩擦副的零件迅速失效。
4. 按摩擦副 摩擦特性分
通过某种措施减小摩擦,以降低摩擦损失提高机器 效率的摩擦。 通过某种措施增大摩擦,以实现特定功能或达到特 种工作要求的摩擦。
此外，还有其他分类方法，这里就不再介绍了。
以上各种类型的摩擦，只限于发生在相对运动的两物体接 触界面上，只与接触面有关与固体内部状态无关，统称为 外摩擦。
5 摩擦学设计
摩擦学设计是以摩擦学理论为基础，从系统工程观点 出发，对系统进行设计的一种系统设计方法。 系统可以是机械设备、电气系统、磁记录系统等。对 机械设备而言，通过摩擦学设计最终使机械设备在使用 过程中达到尽可能小的摩擦耗损和经济、稳定的磨损率。 也就是说，摩擦学设计是使机械系统在满足磨损寿命、 磨损功耗、振动与噪声等条件下，根据摩擦学的观点对 系统进行的设计。摩擦学设计是机械设备经历了运动学 设计与强度设计以后的第三阶段设计，但是摩擦学设计 的思想应该贯穿于整个设计过程中。 影响摩擦学性能的因素非常多，而且，各种因素往往 错综复杂，涉及到多门学科的综合运用，因此，摩擦学 设计的重要特点是多学科的综合分析和运用。
第三章 摩擦学设计
（图3-12）
二.形成液体动力润滑的条件和基本方程 三.径向滑动轴承的几何参数 四.液体动力润滑径向滑动轴承的工作能力计算 五.轴承参数的选择
二.流体膜压力分布的微分方程----雷诺方程
1.假设条件：
1）忽略重力、磁力、惯性力的影响；
o 移动件 Uh x
2）流体在界面上无滑动，即贴于界面的油 层速度与界面速度相同；
二.轴瓦的结构与材料
二.轴瓦的结构与材料
1.轴瓦的结构
轴瓦的形式和构造--整体铸造、对开式 油孔及油槽（p476，图15-27、15-28） 轴瓦的定位--保证轴瓦与轴承座之间无轴向、周向的
相对移动 （图15-28）
2.轴瓦的材料
选用原则 常用的轴瓦材料（p75，表3-3）
§3-3 不完全液体润滑滑动轴承 设计计算
hmin r (1 ) hmin
式（3-35）
hmin S ( Rz1 Rz 2 )
安全系数 表3-5
式（3-34）
S 2
4.轴承热平衡计算
根据能量守恒：每秒产生的热量 H 带走热量 H 1 H 2 达到热平衡时的润滑油温度差
Bdpv10 6 t Qc p sdB ( Q ) c s Bdv p v p 10 6 d 2qv c p s B v
流量系数，图3-17
( ) p 10 6
式(12-28)
为保证轴承的正常工作，一般要求等效温度不超过75℃。
等效温度：
中等载荷和一切非稳 定载荷下：
t out t in te 2
式（3-32）
高速重载条件：
2011-摩擦学设计
Tribology Design
摩擦学设计
内容简介
摩擦学（Tribology）是近 40 年来发展起来的一门新的边缘学 科。它是有关摩擦、磨损与润滑科学的总称，是研究相互接触的摩 擦表面之间的摩擦和磨损的有关科学和技术的一门学科。 由于在机械产品及其零部件的设计中，需要应用和处理大量的 摩擦学问题，因而也就诞生了摩擦学设计。
摩擦学设计的基本内容主要包括如下三方面：
(1)摩擦副设计。
它包括摩擦副的类型选择、结构设计和材料选择等；
(2)润滑系统设计。
它包括润滑剂和润滑方法的选择、润滑系统的设计等；
(3)状态监测及故障诊断系统设计。
为了获得摩擦副当前运动状态的信息，并进行机械故障诊断，包 括温度、振动传感器、油液监测器的设计或选用；信号传输的处理、 分析等。
图11-1
表面形貌及其特性
2. 金属的表层结构
图11-2 金属零件表层的一般结构
3. 金属表面的接触
如图11-3所示。接触 面积可分为如下 3 种：
(1)名义接触面积An An=a×b ， 即 接 触 表 面的宏观面积，由接触物 体的外部尺寸决定。 (2)轮廓接触面积AP 即金属表面弹性变形 部分所形成的接触面积总 和，AP的大小与表面所承 受的载荷有关，通常， AP≈An(5~15)％。
1. 摩擦的定义
两个相互接触的物体在外力作用下作相对运动时其接触表面之间 的切向阻抗现象，叫做摩擦。其阻力叫做摩擦力。 这种摩擦与两个物体接触部分的表面相互作用有关，而与物体内 部状态无关，所以又称为外摩擦。液体或者气体中各部分之间相对移 动而发生的摩擦，称为内摩擦。而边界润滑状态下的摩擦是吸附膜或 其它表面膜之间的摩擦，也属于外摩擦。 两个物体之间的摩擦力与其法向压力之比值，称为摩擦系数。
工程摩擦学9 摩擦学设计ppt课件
9.2.2 防止和减少磨损的方法 1〕润 滑
减少摩擦与磨损的有效方法之一是在摩擦副中采用液体光滑。这就意味着在流体动 压光滑形状下延续运转，只需摩擦副可以坚持这种光滑形状，就可使磨损减少。
—般说来，光滑形状对粘着磨损值有很大影响。实验阐明，流体静压光滑形状时粘着 磨损佰最小，其次足流体动压光滑形状，边境光滑形状时的粘着磨损值最大。在光滑油 脂中参与油性和极压添加剂能提高光滑油膜吸附才干及油膜厚度，因此能成倍提高抗粘 着磨损才干。
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9.2 耐 磨 设 计
9. Tribology Design
9.2.2 防止和减少磨损的方法 2〕资料选择 〔4〕微动磨损的摩擦副资料的选配
由于微动磨损是粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损等的复合方式，普通说来，适于抗 粘着磨损的资料配对也适于抗微动磨损。
抗氧化磨损或抗磨粒磨损良好的资料都能改善抗微动磨损才干。
耐磨性与金属的显微组织有关。马氏体耐磨性优于珠光体，珠光体优于铁素体。对
珠光体的形状，片状的比球状的耐磨，细片的比粗片的耐磨。回火马氏体经常比不回火 的耐磨，这是由于未回火的组织硬而脆。
对于同样硬度的钢，含合金碳化物的比普通渗碳体耐磨．碳化物的元素原子越多就 越耐磨。
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9.2 耐 磨 设 计
9. Tribology Design
9.2.2 防止和减少磨损的方法 3〕外表耐磨处置 〔1〕以提高外表硬度为主的耐磨处置，处置工艺有外表淬火、外表化学热处置、等离子 喷涂或氧乙炔喷焊、熔渗处置、复合镀层及化学堆积和物理堆积等方法。
〔2〕以改动外表化学成分与组织为主的耐磨处置，化学热处置及外表喷涂或咬焊、各种 镀层和复合镀层、堆积等方法。
当速度足以产生动压油膜，但该油膜又缺乏以将接触外表完全分开时，齿轮处于混合 光滑形状，齿面粗糙镀的最高处发生直接接触，可以促进跑合，摩擦力和磨损率明显低 于边境光滑时的值。摩擦系数在0.04—0.07之间。
初中物理《摩擦力》教案设计（5篇）
初中物理《摩擦力》教案设计（5篇）第一篇：初中物理《摩擦力》教案设计初中物理《摩擦力》教案设计一、教案背景1、面向学生：初中学生2、教材版本：苏科版八年级下册3、学科：物理4、课时：2课时5、学生课前准备：预习课本，根据导学案初步掌握知识。
二、教学课题1、教学目标的确定(1)知识与技能知道滑动摩擦力与什么因素有关；知道增大和减小摩擦的方法，并能在日常生活中应用这些知识；进一步熟悉弹簧测力计的使用方法。
培养学生利用知识解决实际问题的能力。
(2)过程与方法经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程，体会怎样进行科学的猜想，理解在研究多因素问题中怎样运用“变量控制”的方法。
(3)情感态度与价值观：培养学生实事求地是进行实验的科学态度和科学精神。
注重对学生探究能力、创新精神的培养，更注重让学生主动获取知识。
2、教材的重难点本节教材的重难点是引导学生进行探究。
对于教材中的知识点，学生大都能理解和掌握，但更重要的是让学生在探究能力培养和探究过程体验方面，通过对影响滑动摩擦力大小的各种因素的实验探究，突出“猜想与假设”这个环节，同时认识在探究过程中“变量控制”的意义和方法。
三、教材分析1、教材分析:本节课主要讲述滑动摩擦力和决定滑动摩擦力大小的因素。
在讲述摩擦力时，为了不使问题复杂化，教材中没有提出静摩擦的问题，而是统称为摩擦。
教材对滚动摩擦也没有单独讲述，而是作为减小摩擦的方法来介绍的。
教材首先通过分析一些事例使学生认识摩擦力的存在，并在此基础上说明摩擦力是阻碍物体相对运动的；随后研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关。
“增大和减小摩擦的方法”是摩擦力在日常生活和工、农业生产中知识的具体应用，学会根据不同条件选择增大或减小摩擦的方法，但这些应用都基于对影响滑动摩擦力大小因素的理解，因此，应充分重视研究影响摩擦力大小因素的实验。
2、现状分析学生已经学习了力的初步知识，对力的三要素已经有所了解，同时还懂得了弹簧测力计的使用和匀速直线运动等知识。
摩擦学设计
实验原理及重要参数
实验原理图：实验时，钢球静止，上面施 加有实验所需载荷，样品绕旋转中心旋转， 富油润滑。
• 摩擦学是研究相对运动的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损， 以及三者间相互关系的基础理论和实践
• 摩擦学研究的主要内容是摩擦、磨损和润滑，其主要任务就是 要控制摩擦和磨损，改善润滑，以达到节能、节材、降耗和减 排的目的。
摩擦状态
不同的摩擦状态表现出的摩擦系数不同，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。
传动功率 小齿轮转速 齿轮的当量弹性模量
z1 39 ， z2 18 m 7mm n 20o 或 n 25o 13.3o
B 32mm ha* 1
i z1 / z2 2.16 P 1103kw
n2 10000 r / min E ' 227GPa
结论：由实验结果可知，粘度大润滑
实验下试样样品： 三角形微织构：边长443um 微坑面积比分别为5%、10%、 15%、20%。 微坑深度：20um。
实验结果：
1000 800 600
0.14
V
1
2
0.13
3
4 0.12
V (rev/sec) COF
400
0.11
200 0.10
0 0
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摩擦学实验的设计与测试
摩擦学实验的设计与测试在我们的日常生活中，摩擦力是一个非常常见的现象。
无论是我们的行走、运动，还是机器设备的使用，都需要摩擦力的存在。
而摩擦力的大小和性质则会对物体的运动和使用产生很大的影响。
因此，摩擦学作为一个学科，一直受到科学家和工程师们的关注。
而摩擦学实验则是对摩擦力和摩擦系数的研究提供了直观的结果和验证手段。
一、实验目的摩擦学实验的目的主要是研究摩擦力和摩擦系数。
在实验中，我们可以通过测量和计算得到物体间产生的摩擦力的大小，以及摩擦力与物体受力及其接触面积的关系。
同时，我们还可以测试不同材料和表面的物体间摩擦系数的大小和性质，为工程设计的摩擦问题提供可靠性数据。
二、实验器材和方法（1）实验器材常用的摩擦学实验器材主要包括斜面、物体、电子秤、尺子、计时器等。
（2）实验方法在进行摩擦学实验前，首先需要确定实验方案和实验装置。
一般来说，首先需要设置一条斜面，对于不同的实验需要，该斜面的角度和长度也会有所不同。
由于实验过程中需要测量物体的质量和受力情况，因此需要使用电子秤来测量质量，使用力传感器来测量物体所受的力。
同时，为了保证实验的准确性和可靠性，还需要使用计时器等精密仪器来记录实验过程和结果。
接着，我们需要将待测物体放置在斜面上并确定其质量和与斜面的接触面积。
在开始实验时，我们需要先进行一次无摩擦的实验，以计算得到物体在斜面上运动时所受的重力和斜面对物体产生的支持力的大小。
接下来，通过逐步增加物体受力的大小，记录物体在斜面上的位移和所需的时间，进而计算得到物体在斜面上所受的摩擦力的大小。
最后，我们可以通过比较不同材料和表面的物体间产生的摩擦系数的大小和性质，进行深入研究和数据分析。
三、实验注意事项在进行摩擦学实验时，需要注意以下几点：（1）实验前需要对实验器材和环境进行检查和准备，确保实验的可靠性和安全性。
（2）实验过程中需要对数据进行严谨的记录和处理，以保证实验结果的准确性。
（3）实验中需要注意物体的质量、受力情况、斜面角度和长度等实验参数的设置和控制。
摩擦学ppt
对于尺寸在毫米以下甚至毫微米级范围的微 型机械，如可清除血管内壁沉积物的微型机器人 等，此时表面效应非常明显，摩擦则是重要的因 素之一。 在通讯卫星中，天线需要精确的定位机构和 展开机构，要求轴承扭矩在7—10年内不变，经过 107 次循环使用后精度不变，此时必须研制新型 润滑剂以减少微观尺度的摩擦力和磨损的变化。
纳米摩擦学研究方法
（1）现代表面分析方法 纳米摩擦学的实验广泛应用表面力仪 (SFA)和扫描探针技术．包括扫描隧道显微 镜 (STM)，原子力显微镜(AFM)和激光检 测摩擦力显微镜(FFM)。它们用于测量原 子尺度的表面形貌和表面微观动态力学行 为．在微磨损、微划痕、纳米磨损与超精 加工以及分子膜边界润滑等研究中发挥巨 大的作用。
2．表面形态与混合润滑理论
摩擦学现象发生在极薄的表面层， 因此对于摩擦表面形态的形成、变化 和作用的分析，将深化摩擦学机理研 究，并就改善使用性能寻求合理的表 面形态和工艺方法提供依据。研究内 容包括：表面形貌的表征及其摩擦学 效应，表面物理化学状态在摩擦、磨 损过程中的行为与变化等。
分析表明，工程中大多数摩擦表面是 处于混合润滑状态，即部分润滑膜与表面 粗糙峰点相接触同时存在。磨损的发生是 混合润滑状态的特性。 目前有关混合润滑的设计尚停留在半 经验阶段，因此建立工程适用的混合润滑 设计理论是当前急迫的任务。这一领域的 研究集中在：部分膜润滑和微观弹流润滑 理论，各类润滑膜的失效准则和润滑状态 转化过程，粗糙表面的接触分析与载荷分 配，混合润滑的模型化和定量化研究等。
3．磨损形成机理及其控制
研究目的在于了解磨损形成过程、变化及其影响因 素，从而寻求提高耐磨性和控制磨损的措施。工程中的 磨损现象多种多样，根据形成机理可归纳为：磨粒磨损、 粘着磨损、疲劳磨损、化学腐蚀磨损等基本类型。实际 机械中的磨损大多是几种磨损类型同时发生，因此磨损 研究必须强调针对性，即密切结合各种典型零件的具体 工况条件进行分析研究，在累积数据的基础上，建立磨 损机理以及抗磨损设计方法与对策． 实际零件的磨损经历着复杂的过程，涉及因素很多， 包括工况参数、材料与表面形态、润滑与环境介质的作 用等的影响。因此，磨损研究还应强调运用多学科的综 合研究和系统工程分析的方法。