摩擦与磨损

合集下载

摩擦与磨损

表面摩擦与磨损一、摩擦与磨损的定义摩擦的定义是:两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或者相对运动趋势时,在切相面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为摩擦力。

磨损的定义是:任一工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失的现象。

据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。

在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。

人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。

在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性。

二、摩擦的分类及评价方法在机器工作时，零件之间不但相互接触，而且接触的表面之间还存在着相对运动。

从摩擦学的角度看，这种存在相互运动的接触面可以看作为摩擦副。

有四种摩擦分类方式：按照摩擦副的运动状态分类、按照摩擦副的运动形式分类、按照摩擦副表面的润滑状态分类、按照摩擦副所处的工况条件分类。

这里主要以根据摩擦副之间的状态不同分类，摩擦可以分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦，如图2－1所示。

图2-1 摩擦状态1、干摩擦当摩擦副表面间不加任何润滑剂时，将出现固体表面直接接触的摩擦（见图2-1a），工程上称为干摩擦。

此时，两摩擦表面间的相对运动将消耗大量的能量并造成严重的表面磨损。

这种摩擦状态是失效，在机器工作时是不允许出现的。

由于任何零件的表面都会因为氧化而形成氧化膜或被润滑油所湿润，所以在工程实际中，并不存在真正的干摩擦。

2 、边界摩擦当摩擦副表面间有润滑油存在时，由于润滑油与金属表面间的物理吸附作用和化学吸附作用，润滑油会在金属表面上形成极薄的边界膜。

边界膜的厚度非常小，通常只有几个分子到十几个分子厚，不足以将微观不平的两金属表面分隔开，所以相互运动时，金属表面的微凸出部分将发生接触，这种状态称为边界摩擦（见图2-1b）。

摩擦系数和磨损率的关系

摩擦系数和磨损率的关系摩擦系数和磨损率的关系，听起来是不是有点高大上？简单说就是：你走路的时候，鞋底和地面之间的摩擦力就像是一场看不见的比赛，决定了你是稳稳地走着，还是“咯吱咯吱”地滑倒。

这种摩擦力的大小，咱们就叫摩擦系数。

它影响着你鞋子磨损的程度，磨损率也随之而来。

想象一下，如果摩擦系数高，鞋底和地面紧紧“抱在一起”，那鞋子肯定磨得慢一些。

但如果摩擦系数低，鞋子就像是和地面打了个“马虎眼”，磨损可就来得飞快。

你有没有注意到，穿新鞋走路，刚开始的时候特别有劲儿，像是春风得意的年轻小伙儿，走起来轻松愉快，仿佛在跳舞。

可是，时间一长，鞋底渐渐磨平，那摩擦系数也跟着掉了个不停。

这时候，你的鞋子就变得“无力可言”，每一步都像是走在油滑的地板上，真是“捉襟见肘”啊！这就是摩擦系数和磨损率的关系在你日常生活中的真实体现。

摩擦系数不是单靠鞋底的材料就能决定的。

天气、地面类型这些因素也会影响。

这不，就像你在沙滩上和在光滑的木地板上走路，感觉可完全不一样。

沙子和脚底之间的摩擦力可是大得多，简直让人觉得走得特别稳。

而在滑溜的地板上，你就得小心翼翼，像个小心翼翼的兔子一样，生怕摔个大跟头。

再说说那些跑步的人，摩擦系数对他们的影响可真不小。

想象一下，跑鞋的设计可是个高深的学问哦！那些专业的运动鞋，底部的材料和花纹都经过精心设计，目的就是为了提升摩擦力，减少磨损。

这样一来，跑得越久，鞋子磨损也不会那么快，简直是“事半功倍”。

可如果选了个不合适的鞋子，跑起来就像是在打滑，真的是“脚下生风”啊，容易扭伤的风险大大增加。

说到这里，可能有人会问，那磨损率究竟是怎么计算的呢？磨损率就是你鞋子磨掉的材料量和它所经历的摩擦力之间的比值。

简单来说，就是你跑了多少公里，鞋底磨了多少毫米。

数学不算太难，但是计算的时候可得小心，毕竟一不小心就可能出现误差，那样可就“欲哭无泪”了。

摩擦系数和磨损率的关系其实也跟咱们的生活息息相关。

比如说，开车的时候，车轮和地面的摩擦系数影响着你的操控感。

摩擦和磨损的联系

摩擦和磨损的联系一、摩擦和磨损的基本概念及关系摩擦力是指两个接触物体相对运动时出现的阻力，而磨损是指固体表面在相对运动或接触过程中，由于摩擦力所引起的物质的消耗和形貌的变化。

摩擦和磨损密切相关，两者之间存在着紧密的联系。

本文将对摩擦和磨损的关系进行全面深入的探讨。

二、摩擦对磨损的影响1. 摩擦对磨损程度的影响摩擦力的大小直接决定了磨损的程度。

当两个物体之间的摩擦力增大时，磨损程度也会相应增加。

摩擦力的大小与物体间的相互作用力、表面粗糙度以及润滑情况等因素密切相关。

2. 摩擦对磨损方式的影响摩擦力的作用下，可以产生不同的磨损方式。

当两个物体间的摩擦力较小时，可能会出现微小的磨粒，造成表面磨损；当摩擦力增大时，可能会出现表面剥蚀、刮伤等更为明显的磨损方式。

3. 摩擦对磨损速率的影响摩擦力的大小还会直接影响磨损速率。

摩擦力越大，物体表面的材料消耗速度越快，磨损速率也会相应增加。

因此，在工程设计中需要合理控制摩擦力的大小，以减缓磨损速率，延长材料的使用寿命。

三、磨损对摩擦的影响1. 磨损对摩擦力的影响磨损会造成物体表面的不平整，增加了摩擦力的大小。

磨损表面的粗糙度会显著影响摩擦力的大小。

当物体表面经过长时间的磨损后，摩擦力可能会大幅增加，从而对摩擦产生重大影响。

2. 磨损对摩擦过程的影响磨损会改变物体表面的形貌和材料特性，从而对摩擦过程产生影响。

磨损会使物体表面变得粗糙，增加了接触面积，改变了摩擦系数。

此外，磨损还会引起表面的氧化、硬质颗粒剥离等现象，进一步改变了摩擦过程的特性。

3. 磨损对摩擦耐磨性能的影响磨损会降低物体的摩擦耐磨性能。

物体经过长时间的磨损后，表面会变得疲劳、龟裂、掉屑等，从而降低了摩擦耐磨性能。

因此，在工程设计中需要充分考虑材料的磨损特性，选择具有较高耐磨性的材料，以提高摩擦耐磨性能。

四、如何减少摩擦和磨损1. 合理润滑润滑是减少摩擦和磨损的重要手段之一。

润滑可以在物体表面形成一层保护膜，减少摩擦力的大小，降低磨损程度。

机械系统中的摩擦与磨损机理分析

机械系统中的摩擦与磨损机理分析摩擦和磨损是机械系统运行中的普遍现象，对于机械设备的性能和寿命都有着重要的影响。

理解摩擦和磨损机理，对于改善机械系统的运行效率和延长设备寿命具有重要意义。

本文将从摩擦的基本概念开始，深入分析摩擦与磨损的机理。

一、摩擦的基本概念摩擦是指处于接触状态的两个物体因相对运动而引起的阻碍运动的力。

在机械系统中，摩擦不可避免地产生，并且会引起能量损失和表面磨损。

摩擦力的大小与材料的性质、表面形态和润滑条件等因素密切相关。

摩擦力的大小可以用摩擦系数来表示，摩擦系数的大小取决于物体之间的接触情况和材料的特性。

例如，金属材料之间的摩擦系数通常较小，而金属与非金属材料之间的摩擦系数较大。

此外，物体表面的粗糙度也会影响摩擦系数的大小，表面越光滑，摩擦系数越小。

二、摩擦的机理与分类摩擦的机理与接触状态和表面形态有关。

一般来说，摩擦可以分为干摩擦和润滑摩擦两种类型。

干摩擦是指在无润滑介质作用下的摩擦。

在干摩擦条件下，物体表面粗糙度和形态决定了摩擦的特性。

当两个物体粗糙度相似且表面之间存在较大的接触面积时，摩擦力较大。

而当物体表面光滑度较高或表面接触区域较小时，摩擦力较小。

此外，在干摩擦条件下，还存在着“附着摩擦”和“切削摩擦”的区别。

附着摩擦是指物体表面粗糙度发生变形接触，产生短时间的摩擦力。

而切削摩擦是指物体表面粗糙度间的相互剪切产生的摩擦力，主要由于表面形态的不同而导致。

润滑摩擦是指在有润滑介质作用下的摩擦。

润滑介质可以减小物体表面间的接触，并降低摩擦力。

常见的润滑介质有液体和固体两种形式。

在液体润滑条件下，摩擦系数较小，润滑膜的形成对减小摩擦力有重要作用。

而在固体润滑条件下，固体润滑剂填充物体表面间的空隙，减小物体之间的直接接触，从而减小摩擦力。

三、磨损的机理与分类磨损是指机械设备在长期运行过程中，表面材料的逐渐损失。

磨损的机理与摩擦密切相关。

常见的磨损形式有磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

摩擦系数与磨损量的关系

摩擦系数与磨损量的关系1. 摩擦系数和磨损的基本概念在物理学中，摩擦系数是指两个物体之间发生相对运动时所发生的摩擦力和正压力的比值。

摩擦系数的大小取决于物体的材料、摩擦面的状态、温度以及相对速度等因素。

而磨损是指材料表面因为物理、化学或机械作用而造成的逐步损耗过程。

磨损直接影响着材料的使用寿命，而摩擦系数是磨损的重要因素之一。

2. 摩擦系数的影响因素摩擦系数的大小与材料的性质有关，例如表面光滑度、硬度、弹性模量等，它与温度、湿度也有关系。

在实际生产中，往往会对材料的表面进行处理，比如粗糙度修整、加涂料等方式，以改变其摩擦系数。

3. 耐磨材料的选择制造业中常常需要使用高耐磨材料，这也被称之为“工程陶瓷”。

比如氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等，这些材料具有硬度大、密度小、抗裂性好、耐腐蚀等优点，同时也有较高的摩擦系数。

4. 摩擦系数与磨损关系的实验研究在实验中，通常会制作一些摩擦材料，通过不同状态的压力或速度，来研究其摩擦系数和耐磨性。

比如研究低温环境下的金属材料对不同力和压力的响应。

在这些实验中，科学家们可以通过收集实验数据，得到摩擦系数与磨损量之间的关系。

这些关系可以反映材料磨损机制的不同阶段以及材料性能的变化。

5. 应用案例摩擦系数和磨损与材料在各个领域有着广泛的应用，比如机械制造、船舶设计、汽车及机械维护等。

在汽车领域中，人们通常使用石墨和陶瓷作为轮辋和制动器等部件的材料，来增强其摩擦系数和耐磨实力。

在船舶领域中，由于海水对金属材料的腐蚀作用比较强烈，因此人们通常使用防腐材料和耐磨材料制造部件。

6. 摩擦系数和磨损的重要性摩擦系数和磨损的研究在不同物理领域中有着重要的经济和科学意义。

一个材料的摩擦系数和磨损量可以决定其使用寿命和性能。

这些研究成果也可以用于设计新的耐磨性材料，在全球范围内改善工业化生产的效率。

7. 结论摩擦系数和磨损是材料科学中不可避免的关键因素。

人们研究其规律的目的在于寻找更加适合的材料和新的应用方案。

机械设计中的摩擦与磨损分析

机械设计中的摩擦与磨损分析在机械设计领域，摩擦与磨损是两个至关重要的概念。

它们不仅影响着机械部件的性能和寿命，还关系到整个机械设备的运行效率和可靠性。

首先，我们来了解一下什么是摩擦。

简单来说，摩擦就是当两个物体相互接触并相对运动时产生的阻力。

这种阻力的大小取决于多种因素，比如接触面的材质、粗糙度、压力以及运动速度等。

想象一下，我们在推一个重物，如果地面很粗糙，或者重物压得很紧，那么我们就需要用更大的力才能推动它，这就是因为摩擦阻力增大了。

在机械系统中，摩擦可以分为不同的类型。

比如，干摩擦就是指两个接触面没有任何润滑剂存在时的摩擦；而湿摩擦则是在有润滑剂的情况下产生的。

还有边界摩擦、混合摩擦等等。

不同类型的摩擦具有不同的特点和规律。

接下来，我们谈谈磨损。

磨损是由于摩擦导致的材料逐渐损失的现象。

就好像我们用砂纸打磨一块木头，木头表面的材料会一点点被磨掉，这就是磨损。

磨损的形式也是多种多样的，常见的有粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

粘着磨损通常发生在两个接触面压力很大、温度较高的情况下。

这时，材料表面会发生局部的粘着和撕裂，导致磨损加剧。

比如，在一些重载的齿轮传动中，如果润滑不良，就容易出现粘着磨损。

磨粒磨损则是由于外界的硬质颗粒进入接触面，像“小砂粒”一样在摩擦过程中刮擦材料表面，从而造成磨损。

比如，在矿山机械中，由于工作环境中有大量的粉尘和矿石颗粒，很容易出现磨粒磨损。

疲劳磨损是由于材料在反复的接触应力作用下，产生微小裂纹并逐渐扩展，最终导致材料脱落。

这种磨损常见于滚动轴承等部件。

腐蚀磨损则是在摩擦过程中，材料与周围环境发生化学反应，导致表面损伤。

例如，在一些潮湿、有腐蚀性介质的环境中工作的机械部件，就容易受到腐蚀磨损的影响。

那么，摩擦与磨损对机械设计有着怎样的重要意义呢？从性能方面来看，过大的摩擦会增加能量的消耗，降低机械的效率。

比如，一辆汽车的发动机，如果内部摩擦过大，就会消耗更多的燃料来克服摩擦阻力，从而降低燃油经济性。

摩擦与磨损

咬死
粘着强度高，粘着面积大，剪切应力小，粘接点焊合而使相对运动受阻。
• 1、摩擦：摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。
•
世界上1/3~1/2的能源消耗在摩擦上。
• 力求维持液体润滑；
• 最低要维持边界润滑和混合润滑；
• 避免出，现干摩擦。
• 2、磨损：各种机械零件因磨损失效的占全部失效零件的一半
1 什么叫摩擦副
2 按接触状态，摩擦分为几类？
3 机件磨损的三个阶段
4 磨损的机理
摩擦
一、摩擦 1.定义：两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如车辆行驶，带传动，摩擦制动器等。 2.摩擦副：相互摩擦的两个物体。
二、摩擦表面相互运动零件配合表面的摩擦、磨损与摩擦表面的形貌、
摩擦和磨损状况优于固体摩擦，但比液气体摩擦差。
磨损一、磨损的概念
• 定义：摩擦副的表面物质，在摩擦的过程中逐渐损失，使其尺寸、形状和位置精度及表面层性质发生改变的现象，称为磨损。
• 形成：摩擦导致机件表面材料逐渐损耗，形成磨损。 • 磨损会影响机器的精度，降低工作的可靠性，甚至促
使机器提前报废。 • 但是有时也会利用磨损有利的一面，比如精加工中的
• 实现良好磨合的措施： • A、能很好地保证润滑油的品质和润滑油连续充足地供给。 • B、有合适的负荷与运转时间分配。一般原则
是：转速、负荷由小到大，先升速后加负荷。
• C、摩擦表面的加工粗糙度应适当。
磨损的类型
按磨损的机理分类
粘着磨损磨料（粒）磨损疲劳磨损冲蚀磨损腐蚀磨损
定义
特征影响因素
表面层的结构和性能有关。

模具摩擦磨损课件

2 摩擦与磨损
❖ 摩擦三种状态（干摩擦、边界摩擦及润滑摩擦）与磨损。
❖ 关于摩擦，在有关方面课中已作过详细分析，本课程不再赘述。这里仅就各种摩擦状态下的磨损情况（有磨屑的产生）简要予以说明。
1、干摩擦与磨损
干摩擦是指没有任何污染（表层吸附物：油膜、氧或水分薄膜及其它非固体的第三种物质薄膜）的固体之间的摩擦。
控制磨损方法有：
保护层原则，包括使用润滑剂，表面膜，油漆，电镀，磷化化学处理，火焰处理等。
转化原则，通过选择金属副、硬度、表面光洁度、接触压力等使磨损由破坏性转化到可容性。
更换原则，采用经济的可更换磨损元件，以便在“磨坏”时予以更换。
以上这些方法不但适用于粘磨，而且也适用于磨粒磨损。
二、磨粒磨损
会议上的调查报告指出：国家分给机械部
钢材有一半作为配件，而配件又大部分用于维修。如1974年汽车产值16.6亿元，耗用钢材27万吨，配件产值为14亿元，耗用钢材23万吨，这其中绝大部分用于维修易磨损件，可见磨损问题在我国也相当严重。
关于磨损研究是投资少、收益大。美国机械工程协会报告讲：1976年美花在交通运输、发电、透平机械和工业生产四个主要领域中关于发展摩擦磨损方面研究费用为 2400万美元，而总节约量估计为美国每年能源消耗的11%，相当于160亿美元。
如果在任一瞬间都有几个结点存在，则真实触
面 Ar 为：
d 2
Ar n ( 4 )
（2）
将（1）和（2）联立可得：
n
4 Ar
d 2
4W
3 ypd 2
（3）
再假定，在滑过等于结点直径d的距离后，原结点撕裂，并同时形成新结点，因此在每单位滑动距离中重新生成结点的次数必须为1/d，而每单位滑动距离中重新生成结点的总数为：

摩擦磨损润滑之间的关系

摩擦磨损润滑之间的关系1. "同学们，今天咱们来聊个有趣的话题！"老王拿起两块小木板，"摩擦、磨损和润滑，这三个家伙就像是一个江湖故事里的主角。

"2. "你们看啊，"老王搓着两块木板，"摩擦就像两个人打架，非得较劲。

这两个表面碰在一起，就会产生阻力，这就是摩擦力。

"3. "老师，那磨损是啥意思啊？"小明举手问道。

"哈，磨损就是摩擦打架的后果！"老王笑着说，"就像两个人打架会受伤一样，两个表面摩擦久了，表面就会受伤，变得坑坑洼洼的。

"4. "摩擦和磨损就像是一对难兄难弟，"老王继续说，"哪里有摩擦，哪里就会有磨损。

就像你们天天穿的鞋底，走得多了就会磨薄，这就是摩擦导致的磨损。

"5. "那润滑又是干啥的呢？"小红好奇地问。

"润滑就像是和事佬！"老王拿出一瓶油，"它在两个打架的表面之间加一层'缓冲'，让它们不那么剧烈地打架。

"6. "你们想想汽车发动机，"老王说，"里面的零件天天转啊转的，要是没有机油润滑，那些零件早就'打得头破血流'了。

润滑油就像个调解员，让零件们和平相处。

"7. "所以说啊，这三个家伙的关系可有意思了，"老王在黑板上画着，"摩擦会引起磨损，磨损会加剧摩擦，它们互相影响。

而润滑就像救火队员，哪里摩擦严重就去哪里救火。

"8. "生活中的例子可多了，"老王说，"你们写字的时候，笔尖和纸面摩擦，墨水就是润滑剂。

要是没有墨水，笔尖可能就把纸划破了。

"9. "还有你们的自行车链条，"老王接着说，"不上油的时候骑起来'吱吱呀呀'响，上了油后就顺滑多了，这就是润滑的功劳。

机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化

机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化摩擦与磨损是机械运动中常见的现象，不仅影响机械设备的寿命和性能，还可能导致设备故障和生产事故。

因此，在机械设计中，深入分析摩擦与磨损，并进行相应的优化是非常重要的。

一、摩擦的分析与优化摩擦是物体表面相对运动时发生的阻力，主要由表面间的粗糙度、物质的性质、接触面积和润滑条件等因素决定。

为了减少摩擦损失和能量消耗，在机械设计中，需要通过优化设计来降低摩擦。

一方面，合适的润滑剂和润滑方式对摩擦的控制非常重要。

例如，润滑油可以在摩擦表面形成一层润滑膜，减少直接接触，起到降低摩擦和磨损的效果。

另外，涂覆固体润滑剂如聚四氟乙烯（PTFE）和润滑脂等也能有效地减少摩擦。

在机械设计中，根据具体应用场景选择合适的润滑方式和润滑剂，可以显著减小摩擦。

另一方面，优化材料和表面处理也能减少摩擦。

为了降低表面粗糙度，可以采用精密加工和研磨技术，使接触表面更加光滑。

此外，表面涂覆改性材料或使用涂层工艺，如硬质合金、硫化镍等，也可减少摩擦，提高表面硬度和耐磨性。

通过优化材料和表面处理方法，可以有效降低机械部件之间的摩擦损失。

二、磨损的分析与优化磨损是材料表面由于相对运动而失去原有性能的过程，主要分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

磨损不仅会降低机械设备的工作效率，还可能导致设备故障和事故发生。

因此，在机械设计中，磨损的分析与优化是必要的。

针对不同的磨损类型，可以采取不同的优化措施。

磨粒磨损是由于表面颗粒的相对运动而引起的，可以通过提高材料的硬度、使用陶瓷材料或采取合适的表面处理来减少磨粒的产生和磨损程度。

疲劳磨损是由于长时间的往复运动而引起的，可以通过优化设计、改变接触方式、增加润滑剂等方式来减少磨损的发生。

腐蚀磨损主要是由于介质中存在腐蚀介质而引起的，可以通过选择抗腐蚀性能好的材料或采取防腐措施来降低磨损。

此外，磨损的监测和预测也是非常重要的。

通过实验和数值模拟等手段，对机械部件进行磨损的状态和行为进行分析，可以提前预测磨损的趋势和程度，从而采取相应的优化措施，延长机械设备的使用寿命。

机械设计基础机械设计中的摩擦与磨损分析

机械设计基础机械设计中的摩擦与磨损分析机械设计基础：机械设计中的摩擦与磨损分析摩擦与磨损是机械设计中一个非常重要的问题，它直接影响到机械零件的使用寿命和性能。

在机械运动中，摩擦与磨损是不可避免的。

本文将从摩擦和磨损的定义、原因以及影响等方面进行探讨，以帮助读者更好地理解机械设计中的摩擦与磨损问题。

一、摩擦与磨损的定义1. 摩擦：摩擦是指两个物体表面由于接触而产生的相互阻碍相对运动的力。

在机械系统中，摩擦是一种能量损失现象，会产生热量和噪音。

2. 磨损：磨损是指在两个物体表面发生相对运动的过程中，由于摩擦作用而导致表面物质的逐渐破坏。

磨损会引起零部件的减小、变形甚至失效，降低机械系统的性能。

二、摩擦与磨损的原因1. 机械结构设计问题：不合理的机械结构设计会导致零件表面间的接触压力过大，从而增加摩擦力和磨损。

例如，设计不当的轴承安装间隙会导致轴承磨损加剧。

2. 环境因素：环境因素也是摩擦和磨损的原因之一。

例如，灰尘和颗粒物进入机械系统中会增加零部件的磨损。

同时，高温、高湿度等环境条件也会加剧摩擦与磨损。

3. 润滑不良：润滑问题是摩擦和磨损产生的主要原因之一。

不良的润滑状态会导致零件间的摩擦系数增大，从而导致磨损加剧。

合适的润滑剂的选择和使用是减少磨损的有效方法。

三、摩擦与磨损的影响1. 寿命：摩擦和磨损对机械零件寿命的影响非常显著。

高摩擦和剧烈磨损会缩短零件的使用寿命，降低机械系统的可靠性和稳定性。

2. 性能：摩擦和磨损会导致机械系统的性能下降。

例如，由于磨损导致的间隙增大会使得机械部件的精度下降，进而影响到整个系统的性能。

3. 能耗：摩擦和磨损会消耗机械系统的能量，增加能耗。

通过减少摩擦和磨损，可以降低机械系统的能量消耗，提高能源利用效率。

四、减少摩擦与磨损的方法1. 优化机械结构：合理的机械结构设计可以减小接触应力，减缓零件的磨损。

合适的轴承配合间隙、减少干涉等方法都是减少摩擦与磨损的关键。

2. 使用合适的润滑剂：正确选择润滑剂可以减少摩擦系数，提高机械部件的润滑性能。

机械运动中的摩擦与磨损分析

机械运动中的摩擦与磨损分析一、引言机械运动中的摩擦与磨损是一个广泛存在于各类设备与机械系统中的问题。

摩擦与磨损不仅会降低机械设备的效率，还会导致设备寿命的缩短，甚至引发设备故障。

因此，对于机械运动中的摩擦与磨损进行深入分析与研究具有重要意义。

二、摩擦与磨损的概念及影响因素1. 摩擦是指两个固体在接触表面上相互抵抗相对运动的力。

摩擦力的大小与接触面的粗糙度、物体质地以及表面润滑状况等因素相关。

2. 磨损是指固体表面因摩擦力或其他力的作用而磨掉一部分材料的现象。

磨损也与材料的硬度、接触面的负荷和速度等因素密切相关。

三、摩擦与磨损的分类与机理1. 滑动摩擦与磨损：两个物体表面在相对滑动时发生的摩擦和磨损。

滑动摩擦和磨损的机理主要是表面间的摩擦力和相互作用力集中在局部点上，使材料发生破坏。

2. 滚动摩擦与磨损：当两个物体在相互滚动时，由于接触点的轮廓不断改变，从而形成滚动摩擦，并引起表面磨损。

四、摩擦与磨损的预防与控制方法1. 优化设计：通过合理的材料选择、表面润滑处理以及接触面的几何形状设计，最小化摩擦与磨损的产生。

2. 润滑剂的使用：使用润滑剂可以减少物体表面之间的直接接触，从而降低摩擦和磨损。

润滑剂的选择应根据具体情况进行，常见的润滑方式包括干润滑、液体润滑和固体润滑等。

3. 表面处理技术：通过表面镀覆、喷涂、化学处理等方式对接触表面进行改性，提高表面的硬度、润滑性和抗磨性能。

4. 定期维护与保养：对机械设备进行定期保养和维护，及时更换磨损部件，增加机械运行的可靠性和寿命。

五、摩擦与磨损的测量和评估方法1. 摩擦力的测量：可以通过力传感器、压电传感器等装置来测量物体之间的摩擦力大小。

2. 磨损量的评估：可以通过测量设备表面的几何形状变化、重量损失、材料组织的变化等指标来评估磨损量。

六、案例分析：汽车发动机摩擦与磨损问题以汽车发动机为例，介绍摩擦与磨损在工程中的应用。

在发动机中，摩擦与磨损是一个重要的研究方向。

机械设计中的摩擦和磨损问题

机械设计中的摩擦和磨损问题机械设计中摩擦和磨损问题一直是工程师们关注的焦点。

摩擦和磨损的存在直接影响着机械设备的性能、寿命和可靠性。

本文将就摩擦和磨损问题在机械设计中的影响及其解决方法进行探讨。

1. 摩擦的定义与分类摩擦可以被定义为两个物体表面相互接触并发生相对运动时的力的阻碍。

按照摩擦力的起因和性质，摩擦可以分为干摩擦、液体摩擦和边界摩擦。

干摩擦是指物体表面在无润滑剂存在的情况下直接接触产生摩擦力；液体摩擦发生在润滑剂的存在下，液体形成摩擦层减小物体直接接触带来的摩擦力；边界摩擦是相对于干摩擦和液体摩擦的一种摩擦形式，润滑剂无法形成稳定的摩擦层，导致物体表面间的直接接触。

2. 摩擦的影响及解决方法摩擦力的产生会导致机械设备的性能下降和能源浪费。

为了解决摩擦的问题，工程师们采取了一系列的解决措施：2.1 使用润滑剂润滑剂的使用是减小摩擦力的常见解决方法之一。

润滑剂可以在物体表面形成一个摩擦降低的薄膜，减小表面接触，其分子结构可吸附在金属表面，在外加力下形成晶格变形而起到润滑作用。

有机润滑剂可分为固体、液体和气体，根据不同的应用场景选择适当的润滑剂。

2.2 采用合适的材料和涂层在机械设计中，选择适当的材料和涂层对减小摩擦起着重要的作用。

例如，使用高硬度表面涂层，可以减少物体表面间的接触，降低摩擦和磨损。

在特殊的应用场景中，还可以使用减摩降噪材料，如聚四氟乙烯（PTFE）等，以提高机械设备的性能。

3. 磨损的定义与分类磨损是指物体表面与外力作用下相互滑动或接触产生的材料损耗。

根据磨损机制和特征，磨损分为磨粒磨损、疲劳磨损、热磨损和化学磨损等几种类型。

4. 磨损的影响及解决方法磨损的存在会加速机械设备的老化，降低使用寿命。

为了解决磨损问题，以下方法常常被工程师们采用：4.1 加强材料硬度增加材料硬度是减少磨损的一种方法。

高硬度的材料可以有效降低磨粒对工作表面的损伤。

在一些高负荷和高速运动的设备上，使用高硬度材料来制造关键零部件可以显著提高耐磨性。

摩擦、磨损简介

磨损基本概念磨损是零部件失效的一种基本类型.通常意义上来讲,磨损是指零部件几何尺寸〔体积〕变小.零部件失去原有设计所规定的功能称为失效.失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患,继续使用会失去可靠性及安全性和安全性.1、磨损的分类:按照表面破坏机理特征,磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等.前三种是磨损的基本类型,后两种只在某些特定条件下才会发生.磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物〔包括硬金属〕相互摩擦引起表面材料损失.粘着磨损：摩擦副相对运动时,由于固相焊合作用的结果,造成接触面金属损耗.表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下,材料表面因疲劳而产生物质损失.腐蚀磨损：零件表面在摩擦的过程中,表面金属与周围介质发生化学或电化学反应,因而出现的物质损失.微动磨损：两接触表面间没有宏观相对运动,但在外界变动负荷影响下,有小振幅的相对振动〔小于100μm〕,此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末,因此造成的磨损称为微动磨损2、表征材料磨损性能的参量为了反映零件的磨损,常常需要用一些参量来表征材料的磨损性能.常用的参量有以下几种：<1>磨损量由于磨损引起的材料损失量称为磨损量,它可通过测量长度、体积或质量的变化而得到,并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量.<2>磨损率以单位时间内材料的磨损量表示,即磨损率I=dV /dt <V为磨损量,t为时间〕.<3>磨损度以单位滑移距离内材料的磨损量来表示,即磨损度E=dV/dL <L为滑移距离〕.<4>耐磨性指材料抵抗磨损的性能,它以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数来表示,即耐磨性=dt/dV或dL/dV.<5>相对耐磨性指在同样条件下,两种材料〔通常其中一种是Pb-Sn合金标准试样〕的耐磨性之比值,即相对耐磨性εw=ε试样/ε标样.摩擦基本概念当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的摩擦趋势时,在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力,这种力叫摩擦力.接触面之间的这种现象或特性叫"摩擦".摩擦有利也有害,但在多数情况下是不利的,例如,机器运转时的摩擦,造成能量的无益损耗和机器寿命的缩短,并降低了机械效率.因此常用各种方法减少摩擦,如在机器中加润滑油等.但摩擦又是不可缺少的,例如,人的行走,汽车的行驶都必须依靠地面与脚和车轮的摩擦.在泥泞的道路上,因摩擦太小走路就很困难,且易滑倒,汽车的车轮也会出现空转,即车轮转动而车厢并不前进.所以,在某些情况下又必须设法增大摩擦,如在太滑的路上撒上一些炉灰或沙土,车轮上加挂防滑链等.3．〔个人或党派团体间〕因彼此厉害矛盾而引起的冲突.|| 也作磨擦.摩擦种类摩擦的类别很多,按摩擦副的运动形式摩擦分为滑动摩擦和滚动摩擦,前者是两相互接触物体有相对滑动或有相对滑动趋势时的摩擦,后者是两相互接触物体有相对滚动或有相对滚动趋势时的摩擦；按摩擦副的运动状态摩擦分为静摩擦和动摩擦,前者是相互接触的两物体有相对运动趋势并处于静止临界状态时的摩擦,后者是相互接触的两物体越过静止临界状态而发生相对运动时的摩擦；按摩擦表面的润滑状态,摩擦可分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦.摩擦又可分为外摩擦和内摩擦.外摩擦是指两物体表面作相对运动时的摩擦；内摩擦是指物体内部分子间的摩擦.干摩擦和边界摩擦属外摩擦,流体摩擦属内摩擦.干摩擦摩擦副表面直接接触,没有润滑剂存在时的摩擦.常用库仑摩擦定律表达摩擦表面间的滑动摩擦力F、法向力N和摩擦系数f间的关系：f=F/N.钢对钢的f值在大气中约为0.15～0.20,洁净表面可达0.7～0.8.根据英国的F.P.鲍登等人的研究,极为洁净的金属〔表面上的气体用加热、电子轰击等方法排除〕在高真空度的实验条件下,表面接触处被咬死,f值可高达100.这种极为洁净的金属表面一旦与大气相接触便立即被污染或氧化,从而使f值显著下降.静摩擦的测定方法有倾斜法和牵引法.①倾斜法：把重力为N的欲测物体放在对偶材料的斜面上,逐渐增加斜面的倾角,测得物体开始滑动时的倾角θ<摩擦角>,由此求得摩擦系数f=tgθ.②牵引法：把重力为N 的欲测物体放在对偶材料的平面上,以力P牵引,物体开始滑动时的力F就是最大的静摩擦力〔此时F=P〕,由此求得摩擦系数f=F/N.接触面粗糙程度决定摩擦力大小动摩擦可在各类型试验机上〔如往复式摩擦磨损试验机、旋转圆盘-销式摩擦磨损试验机和四球式摩擦试验机〕测定,为此在试验机上装设测定摩擦力或摩擦力矩的机构,先测出摩擦力,而后换算出摩擦系数.常见的测量方法有杠杆法、弹簧法和电测法等.测定时需要确保清洁,否则会影响所测的摩擦力.边界摩擦和流体摩擦边界润滑状态下的摩擦称为边界摩擦.边界摩擦系数低于干摩擦系数.边界摩擦状态下的摩擦系数只取决于摩擦界面的性质和边界膜的结构形式,而与润滑剂的粘度无关.流体润滑状态下的摩擦称为流体摩擦.这种摩擦是流体粘性引起的.其摩擦系数较干摩擦和边界摩擦为低.。

摩擦和磨损的联系

摩擦和磨损的联系摩擦和磨损是紧密相关的两个概念，在日常生活和工业生产中都有重要的应用。

摩擦是指两个物体表面之间的相互作用力引起的阻碍运动的现象，而磨损是指摩擦过程中表面物质的逐渐损耗和磨掉的现象。

摩擦和磨损都是物体间接触时的自然现象，也是科技发展的重要基础之一。

理论上，在物理学中，摩擦是由于表面间分子间力的互作用而产生的。

在这种分子级的尺度下，表面的反应会使两者间的摩擦力变得复杂，磨损成为了该问题中的一个明显的问题，因为物体的运动会导致表面的磨损和失去材料，其中摩擦力的产生是最主要的原因之一。

在大多数情况下，磨损是由于摩擦力使表面之间相互摩擦而损坏了物体表面，导致材料中的原子被摩擦掉。

这个过程通常发生在一个物体对另一个物体高速摩擦的过程中。

磨损是一个逐渐发展的过程，更常见的原因是材料表面之间的摩擦，尤其是在高温、高压、高速和精确度要求较高的环境中。

磨损现象不仅会影响零部件的性能和寿命，也会导致其失败。

磨损对机械设备和结构材料的损害是非常显著的，尤其是在运行时间长和工作环境较恶劣的花费昂贵的设备中。

磨损现象会降低材料原始属性，使零件失去减震和抗冲击的能力，因此必须采取有效的磨损控制措施。

在工程应用中，磨损控制的方法包括选择合适的材料、使用润滑剂、降低摩擦系数和改变表面几何形状等。

使用具有高硬度和高抗磨损性的材料，如高铬合金钢、硬质合金、陶瓷等，可以有效地增加零部件的耐磨性。

采用一定的润滑措施，如使用合适的润滑剂和添加抗磨剂等，可以有效地降低材料之间的摩擦系数，减少磨损程度。

表面几何形状的设计和加工也是降低磨损的有效措施之一。

对于需要经常接触的零部件，我们可以设计出光滑的表面，减少表面不规则性，这样可以减少摩擦力的产生，从而减少磨损。

在加工中，如采用高精度加工和使用有利的切削参数，也可以有效地降低磨损程度。

摩擦和磨损的联系非常紧密，在零件设备运行的过程中不可忽视。

对于工程应用中出现的磨损现象，我们需要尽快采取相应的控制措施，以增加设备的性能和寿命，同时在设计和加工的过程中，我们也应该特别关注磨损问题，以提高产品性能和质量。

摩擦和磨损

的种
类
（1）种类
对磨损表面外观的描述
磨损机理
点蚀磨损
胶合磨损
擦伤磨损
……
粘着磨损
疲劳磨损
冲蚀磨损
腐蚀磨损
磨料磨损
……
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
1）粘着磨损（最普通的磨损）
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时，材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
影响因素：①表面硬度↑，产生疲劳裂纹的危险性越小；②提高表面质量，对零件的疲劳寿命有显著改善；③与加入的润滑油的粘度和压力有关，高压下的润滑油能在接触区起到均化应力的作用，可提高抗疲劳磨损的能力；油的粘度过低，则易于挤入疲劳裂缝中，在被封闭的裂缝中受高压而促进疲劳裂纹的扩展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲劳能力。
影响因素：①硬度↑，耐磨性↑；
②磨粒的平均尺寸↑，磨损就越严重； ③磨粒的硬度越高，磨损就越严重。
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类
（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
3）疲劳磨损
当做滚动或滑动的高副受到反复作用的应力（如滚动轴承运转或齿轮传动）时，如果应力超过材料的接触疲劳强度，就会在零件表面或一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形浅坑，叫做疲劳磨损，也称疲劳点蚀或简称点蚀。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
磨
损量 Q
磨合
稳定磨损
剧烈磨损

摩擦和磨损

材料性能学
磨损试验方法
材料性能学
分类：点蚀，浅层剥落
渗层剥落
接触疲劳过程：疲劳裂纹的形成；疲劳裂纹的扩展
材料性能学
2 接触应力的概念
Hale Waihona Puke 相互接触的物体在局部便面产生的压应力成为接触应力，又成为赫兹应力，分为线接触和点接触类型。 (1)两接触物体在加载前为线接触(如圆柱与圆柱、圆柱与平面接触)
材料性能学
材料性能学
材料性能学
三体磨损：其磨损料介于两个滑动零件表面，或者介于两个滚动物体表面。前者如活塞与汽缸间落人磨料，后者如齿轮间落人磨料。这两种分类法最常用。
材料性能学
磨粒磨损机理
(1)微观切削磨损机理
(2)多次塑变导致断裂的磨损机理 (3)微观断裂磨损机理
材料性能学
影响磨粒磨损的因素
(1)磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧性、压碎强度等。 (2)外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。
材料性能学
第六章金属的磨损与接触疲劳
任何机器运转时，相互接触的零件之间都将因
相对运动而产生摩擦，而磨损正是由于摩擦产
生的结果。由于磨损，将造成表层材料的损耗
，零件尺寸发生变化，直接影响了零件的使用
寿命。
材料性能学
近二三十年国外把摩擦、润滑和磨损，构成
了一门独立的边缘学科叫摩擦学。但从材料
学科特别是从材料的工程应用来看，人们更
材料性能学
压力超过钢的屈服强度时，K值急剧增大，磨损也急剧增大，结果造成大面积的焊合和咬死。此时整个表面发生塑性变形，接触面积不再与载荷成正比。
材料性能学
4 影响粘着磨损的因素
(1)脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。 (2)金属性质越是相近的，构成摩擦副时粘着磨损也越严重。反之，金属间互溶程度越小，晶体结构不同，原子尺寸差别较大，形成化合物倾向较大的金属，构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。

摩擦与磨损

摩擦与磨损各类机器在工作时，其各零件相对运动的接触部分都存在着摩擦，摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。

摩擦不仅消耗能量，而且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。

据统计，世界上1／3—1／2的能源消耗在摩擦上，而各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。

磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施，这三者是相互联系不可分割的。

(1)摩擦及其分类在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时，两物体接触面间产生的阻碍物体运动的切向阻力称为摩擦力。

这种在两物体接触区产生阻碍运动井消耗能量的现象，称为摩擦。

摩擦会造成能量损耗和零件磨损，在一般情况下是有害的，因此应尽量减少摩擦。

但有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。

根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦(如图所示)。

1.干摩擦如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属，这两个物体直接接触时的摩擦称为干摩擦。

干摩擦状态产生较大的摩擦功耗及严重的磨损，因此应严禁出现这种摩擦。

2.液体摩擦两摩擦表面不直接接触，被油膜(油膜厚度一般在1.5——2μm以上)隔开的摩擦称为液体摩擦。

3.边界摩擦两摩擦表面被吸附在表面的边界膜(油膜厚度小于1μm)隔开，使其处于干摩擦与液体摩擦之间的状态，这种摩擦称为边界摩擦。

4.混合摩擦当动压润滑条件不具备，且边界膜部分的遭到破坏时就会出现流体润滑、边界润滑和干摩擦同时存在的现象，这种状态叫做混合摩擦。

混合摩擦不能避免磨损。

由于液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦都必须在一定的润滑条件下才能实现，因此这三种摩擦又分别称为液体润滑、边界润滑和混合润滑。

(2)磨损及其过程运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。

单位时间内材料的磨损量称为磨损率。

磨损量可以用体积、质量或厚度来衡量。

（在正常情况下，零件经短期跑合后，进入稳定磨损阶段，但若跑合期压强过大、速度过高，润滑不良时，则跑合期很短，并立即转入剧烈磨损阶段，使零件很快报废。

磨损与摩擦的基本原理及其应用

磨损与摩擦的基本原理及其应用磨损和摩擦是我们生活中经常遇到的现象。

我们走路时，鞋底与地面的摩擦产生噪音，驾车时，车轮和地面的摩擦使我们车辆行驶。

同时，磨损和摩擦也是一项重要的研究领域，与工程学、材料学、机械制造等众多领域息息相关。

本文将介绍磨损和摩擦的基本原理及其应用。

一、摩擦的基本原理摩擦可以定义为两个物体接触并相对运动时的阻力。

摩擦力的大小与两个物体之间的接触面积和物体表面间的粗糙程度有关。

通常，摩擦力的大小可以通过以下公式表示：Ff = fN其中，Ff为摩擦力，f为摩擦系数，N为垂直于接触面的受力大小。

摩擦系数是一个无量纲数值，表示为μ。

它是考虑到物体表面状况的因素，如表面的成分、温度和光滑度等。

不同物体之间摩擦系数不同，例如，滑冰鞋在冰上滑行时的摩擦系数很小，而橡胶底鞋子在冰面表上行走时的摩擦系数较大。

摩擦力的大小决定了物体运动状态的变化，当物体沿着某个方向施加一定的力时，摩擦力会在反方向上阻碍运动，产生负加速度，即使物体足够大，对地面施加的力足够大，摩擦力也会阻碍物体移动。

二、磨损的基本原理磨损是材料表面因相互接触和摩擦而失去原来形状的现象。

摩擦往往导致材料表面磨损和损坏，主要分为两种类型：磨粒磨损和疲劳磨损。

磨粒磨损是指材料表面的颗粒和其他颗粒之间的摩擦损失。

磨损率取决于磨损颗粒的硬度和材料表面硬度的比较。

颗粒的尺寸越小，磨损率则越高。

磨粒磨损是一种常见的磨损方式，例如，机械零件在运转过程中容易受到此种磨损。

疲劳磨损又称为表面疲劳磨损，是由表面微小韧性变形引起的剥落或断裂而导致的，通常出现在高速运动的机械零件之间的接触面。

在机械工作时，因为机械零件之间的摩擦力和容易产生热量，从而导致零件表面的变形和裂纹。

一旦表面氧化，则容易受到疲劳磨损。

三、磨损与摩擦的应用磨损和摩擦在工程制造和材料科学中具有广泛的应用。

例如，工业生产中的磨损是一个非常重要的因素，因为它会影响设备的寿命和生产效率。

磨损的控制不仅可以降低运营成本，还可以提高设备的寿命和可靠性。