第二章 摩擦学概论PPT课件
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2.接触表面的相互作用：
（1）分子相互作用，即粘着:接触只在少数较高微凸体上 产生，实际接触面积很小，接触点上的应力很大，在接 触点处发生塑性流动、粘着或冷焊。金属间的焊合性能 将摩擦副分3类：完全焊合(Pb-Cu,Al-Cu)、部分焊合(ZnFe,Al-Fe)和有限焊合(Mg-Fe,Ag-Fe)摩擦副。
(2) 机械相互作用：材料不发生粘着而是产生一定的变 形和位移以适应相对运动。
(1) 名义接触面积An： 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： 接触表面被压扁部分形成的面积，即在波
纹度的波峰上形成的接触面积。是一种假设 接触面积，
大小与载荷和表面几何形状有关，约占名 义接触面积的5~15%。
摩擦学的研究对于国民经济具有重要意义。据估计， 全世界大约有 1 2~的1能3 源以各种形式消耗在摩擦上。
而摩擦导致的磨损是机械设备失败的主要原因，大约有 80%的损坏零件是由于各种形式的磨损引起的。因此，控 制摩擦，减少磨损，改善润滑性能已成为节约能源和原材 料、缩短维修时间的重要措施。
同时，摩擦学对于提高产品质量、延长机械设备的
（2）摩擦系数与（名义）接触面积无关。有其局限性 。一般仅对具有屈服极限的材料如金属材料是满足的 ，不适于弹性和粘弹性材料。当两表面加工得很光滑 、很清洁时，如块规，它们之间会出现强烈的分子吸 引力，此时摩擦力与接触面积不成正比。实际上应说 成是与名义面积无关而与真实接触面积有关。
（3）静摩擦系数大于动摩擦系数。不适于粘弹性材料， 尽管改材料究竟是否具有静摩擦系数还没定论。
(3) 实际接触面积Ar：
物体真实接触面积的总和，两接触物体通 过表面微凸体直接传递界面相互作用，发生 变形而产生的微接触面积之和。为名义接触 面积的0.01~0.1 %，黑点表示的接触面积。
实际接触面积的部分特性：
❖ （1）由于表面粗糙度具有离散性，其接触 也同样具有离散性。
❖ （2）实际接触点是由塑性变形和弹性变形 共同作用的结果。
使用寿命和增加可靠性也有重要作用。由于摩擦学对工农 生产和人民生活的巨大影响，因而引起世界各国的普遍重 视，成为近三十年来迅速发展的技术学科，并得到日益广 泛的应用。
表面形貌组成：
固体表面的微观几何形状，即形状公差、波纹度和表 面粗糙度统称为表面形貌。
二、表面结构:
加工后的表面金属表面组成是复杂的，微 观是凹凸不平的微凸体，而且与环境介质 发生相互作用。大致分为5个部分。 污染层：油污、灰尘 吸附层：液体、气体 氧化层：氧化物
（4）摩擦系数与滑动速度无关。金属材料基本符合， 粘弹性显著的弹性材料，与滑动速度有关。 在一般情况下是对的，但在近代弹性流体动压润滑理 论中就不适用。
❖ 四、摩擦机理 ❖ 1．机械理论 ❖ 2．分子理论 ❖ 3．分子—机械理论 ❖ 4．粘着理论 ❖ 5．能量理论*
第二节 摩 擦
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。
一 . 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。
❖ （3）实际接触面积随载荷的增大而增大， 接触点处的平均面积几乎保持不变。
❖ （4）实际接触面积的增加主要是由于接触 点数的增加。
** 对于塑性接触状态，实际接触面积与 载荷成正比。
**通常认为实际接触面积与载荷保持线性关 系，从理想粗糙表面模型分析表明，只有 塑性状态这一关系才成立，而弹性接触为 非线性关系。原因在于理想粗糙表面模型 过于简化。
摩擦学是研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术， 并把在机械设计中正确运用摩擦学知识与技术，使之 具有良好的摩擦学性能这一过程称为摩擦学设计。
当然，摩擦在机械中也并非总是有害的，如带传 动、汽车及拖拉机的制动器等正是靠摩擦来工作的， 这时还要进行增摩技术的研究。这种反方向的研究领 域也属于摩擦学的学科范畴。
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。
3. 按表面润滑状态分类： ❖ 干摩擦：两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦。 ❖ 边界摩擦：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦。 ❖ 流体摩擦：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦，即
金属表面 组成
贝氏层：加工中表面分子层熔化和表面分子层流 动产生的冷硬层，晶粒很细，有利于耐磨。
变形层：机加工过程中形成的变质层。
Biblioteka Baidu金属表 面组成
三、 固体表面的接触
1.接触的本质：两个粗糙表面在载荷作用下相互接触时
，最先是两表面上一些较高的微凸体发生接触，这些不 连续的微小接触点的变形构成了真实的接触面积。随着 载荷的的增加，其它次高微凸体也逐渐发生接触。
由流体的粘性阻力或流变阻力引起的摩擦。 ❖ 混合摩擦：半干摩擦和半流体摩擦的统称。
三、摩擦定律——库仑摩擦定律
1. 古典摩擦定律 (称为阿蒙顿-库仑定律):
（1）摩擦力和载荷成正比，即 F= f N 。除了在重载荷 下实际接触面积接近表观面积外，都是正确的。可适 用于一般工程实际。但对一些极硬或软的材料，摩擦 力和法向载荷间并不是线性的正比关系。
第二章 摩擦学概论
1
第一节 表面性质和接触
2
第二节 摩擦
3
第三节 磨损
4
第四节 润滑
Diagram
1
摩擦是不可 避免的自然 现象。
2
磨损是摩擦 的必然结果 。
3
润滑则是改 善摩擦、减 缓磨损的有 效方法。
引言
当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力 的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在 接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象 叫做摩擦，这时所产生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一 种不可逆过程，其结果必然有能量损耗和摩擦表面物 质的丧失或迁移，即磨损，磨损会导致表面损坏和材 料损耗。润滑是降低摩擦和减少磨损的有效手段。
（1）分子相互作用，即粘着:接触只在少数较高微凸体上 产生，实际接触面积很小，接触点上的应力很大，在接 触点处发生塑性流动、粘着或冷焊。金属间的焊合性能 将摩擦副分3类：完全焊合(Pb-Cu,Al-Cu)、部分焊合(ZnFe,Al-Fe)和有限焊合(Mg-Fe,Ag-Fe)摩擦副。
(2) 机械相互作用：材料不发生粘着而是产生一定的变 形和位移以适应相对运动。
(1) 名义接触面积An： 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： 接触表面被压扁部分形成的面积，即在波
纹度的波峰上形成的接触面积。是一种假设 接触面积，
大小与载荷和表面几何形状有关，约占名 义接触面积的5~15%。
摩擦学的研究对于国民经济具有重要意义。据估计， 全世界大约有 1 2~的1能3 源以各种形式消耗在摩擦上。
而摩擦导致的磨损是机械设备失败的主要原因，大约有 80%的损坏零件是由于各种形式的磨损引起的。因此，控 制摩擦，减少磨损，改善润滑性能已成为节约能源和原材 料、缩短维修时间的重要措施。
同时，摩擦学对于提高产品质量、延长机械设备的
（2）摩擦系数与（名义）接触面积无关。有其局限性 。一般仅对具有屈服极限的材料如金属材料是满足的 ，不适于弹性和粘弹性材料。当两表面加工得很光滑 、很清洁时，如块规，它们之间会出现强烈的分子吸 引力，此时摩擦力与接触面积不成正比。实际上应说 成是与名义面积无关而与真实接触面积有关。
（3）静摩擦系数大于动摩擦系数。不适于粘弹性材料， 尽管改材料究竟是否具有静摩擦系数还没定论。
(3) 实际接触面积Ar：
物体真实接触面积的总和，两接触物体通 过表面微凸体直接传递界面相互作用，发生 变形而产生的微接触面积之和。为名义接触 面积的0.01~0.1 %，黑点表示的接触面积。
实际接触面积的部分特性：
❖ （1）由于表面粗糙度具有离散性，其接触 也同样具有离散性。
❖ （2）实际接触点是由塑性变形和弹性变形 共同作用的结果。
使用寿命和增加可靠性也有重要作用。由于摩擦学对工农 生产和人民生活的巨大影响，因而引起世界各国的普遍重 视，成为近三十年来迅速发展的技术学科，并得到日益广 泛的应用。
表面形貌组成：
固体表面的微观几何形状，即形状公差、波纹度和表 面粗糙度统称为表面形貌。
二、表面结构:
加工后的表面金属表面组成是复杂的，微 观是凹凸不平的微凸体，而且与环境介质 发生相互作用。大致分为5个部分。 污染层：油污、灰尘 吸附层：液体、气体 氧化层：氧化物
（4）摩擦系数与滑动速度无关。金属材料基本符合， 粘弹性显著的弹性材料，与滑动速度有关。 在一般情况下是对的，但在近代弹性流体动压润滑理 论中就不适用。
❖ 四、摩擦机理 ❖ 1．机械理论 ❖ 2．分子理论 ❖ 3．分子—机械理论 ❖ 4．粘着理论 ❖ 5．能量理论*
第二节 摩 擦
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。
一 . 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。
❖ （3）实际接触面积随载荷的增大而增大， 接触点处的平均面积几乎保持不变。
❖ （4）实际接触面积的增加主要是由于接触 点数的增加。
** 对于塑性接触状态，实际接触面积与 载荷成正比。
**通常认为实际接触面积与载荷保持线性关 系，从理想粗糙表面模型分析表明，只有 塑性状态这一关系才成立，而弹性接触为 非线性关系。原因在于理想粗糙表面模型 过于简化。
摩擦学是研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术， 并把在机械设计中正确运用摩擦学知识与技术，使之 具有良好的摩擦学性能这一过程称为摩擦学设计。
当然，摩擦在机械中也并非总是有害的，如带传 动、汽车及拖拉机的制动器等正是靠摩擦来工作的， 这时还要进行增摩技术的研究。这种反方向的研究领 域也属于摩擦学的学科范畴。
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。
3. 按表面润滑状态分类： ❖ 干摩擦：两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦。 ❖ 边界摩擦：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦。 ❖ 流体摩擦：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦，即
金属表面 组成
贝氏层：加工中表面分子层熔化和表面分子层流 动产生的冷硬层，晶粒很细，有利于耐磨。
变形层：机加工过程中形成的变质层。
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三、 固体表面的接触
1.接触的本质：两个粗糙表面在载荷作用下相互接触时
，最先是两表面上一些较高的微凸体发生接触，这些不 连续的微小接触点的变形构成了真实的接触面积。随着 载荷的的增加，其它次高微凸体也逐渐发生接触。
由流体的粘性阻力或流变阻力引起的摩擦。 ❖ 混合摩擦：半干摩擦和半流体摩擦的统称。
三、摩擦定律——库仑摩擦定律
1. 古典摩擦定律 (称为阿蒙顿-库仑定律):
（1）摩擦力和载荷成正比，即 F= f N 。除了在重载荷 下实际接触面积接近表观面积外，都是正确的。可适 用于一般工程实际。但对一些极硬或软的材料，摩擦 力和法向载荷间并不是线性的正比关系。
第二章 摩擦学概论
1
第一节 表面性质和接触
2
第二节 摩擦
3
第三节 磨损
4
第四节 润滑
Diagram
1
摩擦是不可 避免的自然 现象。
2
磨损是摩擦 的必然结果 。
3
润滑则是改 善摩擦、减 缓磨损的有 效方法。
引言
当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力 的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在 接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象 叫做摩擦，这时所产生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一 种不可逆过程，其结果必然有能量损耗和摩擦表面物 质的丧失或迁移，即磨损，磨损会导致表面损坏和材 料损耗。润滑是降低摩擦和减少磨损的有效手段。