摩擦学原理报告

摩擦学原理读书报告

专业：机械设计及其自动化班级：姓名：学号：

通过对《摩擦学原理》这本书的学习，我认识、领会了许多的理论和实用的知识。摩擦学是研究相对运动的相互作用表面及其应用的一门科学，其研究范围是这一摩擦行为对于机械及其系统的作用、接触表面及其润滑介质的变化、失效预测及其控制等理论与实践．它的主要理论基础是工程力学、流体力学、流变学、表面物理、表面化学等，并综合材料科学、工程热物理等学科的成果，以数值计算和表面技术为主要手段的边缘学科，摩擦学研究的基本内容是物体表面的摩擦、磨损和润滑问题，研究的目的在于指导机械及其系统的正确设计及使用，以节约能源和原材料消耗，进而达到提高机械装备的可靠性，以及提高其工作效能和延长使用寿命的目的。

摩擦学原理书中汇集摩擦学研究的最新进展以及作者和其同事从事该领域研究的成果，系统地阐述摩擦学的基本原理与应用，全面反映现代摩擦学的研究状况和发展趋势。全书共18章，由润滑理论与润滑设计、摩擦磨损机理与控制、应用摩擦学等3部分组成。除摩擦学传统内容外，还论述了摩擦学与相关学科交叉而形成的研究领域。本书针对工程实际中的各种摩擦学现象，着重阐述摩擦过程中的变化规律和特征，进而介绍基本理论、分析计算方法以及实验测试技术，并说明它们在工程中的实际应用。

1.润滑理论及润滑设计

在润滑理论的分析中，润滑剂最重要的物理性质是它的黏度。在一定的工况条件下,润滑剂的黏度是决定润滑膜厚度的主要因素；另一方面，黏度也是影响摩擦力的重要因素。高黏度的润滑剂不仅能引起很大的摩擦损失和发热,而且难以对流散热。这样，由于摩擦温度的升高，可能导致润滑膜破裂和表面磨损，所以，对于任何实际的工况条件都存在着合理的黏度值范围。润滑研究内容包括流体动压润滑、静压润滑、边界润滑、弹性流体动力润滑等在内的各种润滑理论及其在实践中的应用。

在典型机械零件的润滑设计中，针对各种轴承作出了较全面的介绍，如滚动轴承中，采用弹流润滑理论进行分析，证明弹流油膜可以传递到滚子和座圈之间

的作用力而不产生明显的滑动。所以弹流润滑条件下的滚动轴承其内部运动关系可视为纯滚动。

流体动压理论方面，在雷诺之后又有了新的进展。随着电子计算机的发展，可对雷诺方程中的假定进行修正，计算出温度压力变化对润滑作用的影响，非牛顿液体的影响，湍流的影响等。使计算更加精确，更加接近实际。使设计的摩擦部件运转精度和承载能力有明显的提高。弹性流体动压润滑理论的研究，使接触面积小，接触应力高的摩擦部件能建立起良好的油膜润滑得到理论上的证实，并建立了计算方程，可根据摩擦副的几何形状及润滑剂的参数，计算出接触面间的最小油膜厚度。

理想的润滑状态是有效地隔开相互接触的表面。随着边界润滑理论的不断发展，润滑剂（材料）也有了明显的发展。如润滑油添加剂的研究就是主动发挥边界膜润滑作用的结果。固体润滑的研究更是使航天、高温等特殊环境中工作的摩擦副得到了可靠的润滑。同时也拓宽了选材的范围。

2.摩擦磨损机理与控制

为了了解磨损的发生发展机理，寻找各种磨损类型的相互转化以及复合的错综关系，需要对表面的磨损全过程进行微观研究。仅就油润滑金属摩擦来说，就需要研究润滑力学、弹性和塑性接触、润滑剂的流变性质、表面形貌、传热学和热力学、摩擦化学和金属物理等问题，涉及物理、化学、材料、机械工程和润滑工程等学科。

在微观摩擦理论中，作者引用了“鹅卵石”模型、振子模型、声子摩擦模型来说明长期以来人们对于微观摩擦的研究。在原子级平坦的晶体界面摩擦实验中，摩擦并未完全消失，有时还相当可观。这说明除了塑性变形、粗糙峰啮合和黏着等宏观的摩擦机理外，还存在这更为基本的能量耗散过程而导致摩擦的产生，因此，从微观上进行摩擦能量耗耗散过程的研究对探讨摩擦起源和摩擦控制具有重要的意义。

了解和研究摩擦表面形态和接触状况是分析摩擦磨损和润滑问题的基础,使摩擦学机理研究能够更深入地探索微观本质。任何摩擦表面都是由许多不同形状的微凸峰和凹谷组成。表面几何特征对于混合润滑和干摩擦状态下的摩擦磨损和润滑起着决定性影响。摩擦是抵抗两物体接触表面在外力作用下发生切向相对运

动的现象。物体表面的相对运动、相互接触、相互作用所发生的各种变化特性，将取决于配对材料的种类及其机械性质、表面的微观几何尺寸（表面粗糙度及加工痕迹）、摩擦表面相对运动的工作条件（滑动速度、压力、温度、润滑状况、环境及周围介质的作用）、表面膜的生成和作用等因素。凡是影响物体接触几何形状和性质的因素都会影响它们的摩擦学特性，因此需要对材料的表面结构和实际接触部分的物理特性和有关影响因素进行研究。

随着科学技术的飞速发展，机械的数量及种类迅猛增加。然而，机械在使用过程中，其技术状况将随着工作时间的增加而逐渐恶化，使机械的操作性、动力性、经济性变差，甚至出现故障。其主要原因就是磨损。人们普遍认为磨损形式主要有磨粒磨损、疲劳磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等。磨损是不可避免的，如果掌握了磨损的规律，就可以采用有效的措施，减缓磨损的速度，延长机械的使用寿命。

3.应用摩擦学

应用摩擦学首先介绍了微观摩擦学，从原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及对策。对微摩擦、微接触与黏着、微磨损。分子润滑等进行了研究与讨论。然后阐述了摩擦学在金属加工过程中的应用。

空间摩擦学的研究对象是各种航天器的各类运动机构，其中包含大量需要润滑的仪器和机构，包括太阳列阵、力矩轮、反作用轮和滤光轮、跟踪天线、扫描装置和传感器等，这些装置都有单独的硬件需要润滑。空间摩擦学时研究卫星和太空飞行器行为可靠性的摩擦学分支，它涵盖了几乎所有普通摩擦状态，包括流体润滑、弹流润滑、干涸润滑、混合润滑和边界润滑。但是，由于空间的特殊性，许多润滑条件的改变带来了不同的润滑问题。

微观摩擦学或称为纳米摩擦学，是随着纳米材料与技术而派生出来的新学科分支。是在原子分子尺度上研究相对运动的摩擦磨损与润滑行为，从而揭示摩擦磨损机理，设计与制造出纳米尺度上的润滑剂及减磨材料。纳米摩擦学的出现与兴起，不仅是摩擦学学科发展的趋势，而且也是现代高科技工程的实际需要。虽然，微观摩擦学研究的历史较短，但在基础理论和应用研究方面已取得重要进展。微观摩擦磨损特性的研究，已逐渐成为提高磁记录介质的磁记录密度，微型机械及精密机械设计、制作的关键和决定因素。以纳米材料为基础制备的新型润滑材