第二章摩擦學概論課件

第二章摩擦學概論第二章摩擦學概論1Diagram1摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象。2磨損是摩擦的必然結果。3潤滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。Diagram1摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象。2磨損是摩擦的必然2

當在正壓力作用下相互接觸的兩個物體受切向外力的影響而發(fā)生相對滑動，或有相對滑動的趨勢時，在接觸表面上就會產(chǎn)生抵抗滑動的阻力，這一自然現(xiàn)象叫做摩擦，這時所產(chǎn)生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一種不可逆過程，其結果必然有能量損耗和摩擦表面物質的喪失或遷移，即磨損，磨損會導致表面損壞和材料損耗。潤滑是降低摩擦和減少磨損的有效手段。

引言當在正壓力作用下相互接觸的兩個物體受切向外力的3摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，并把在機械設計中正確運用摩擦學知識與技術，使之具有良好的摩擦學性能這一過程稱為摩擦學設計。

當然，摩擦在機械中也并非總是有害的，如帶傳動、汽車及拖拉機的制動器等正是靠摩擦來工作的，這時還要進行增摩技術的研究。這種反方向的研究領域也屬于摩擦學的學科范疇。摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，4

摩擦學的研究對于國民經(jīng)濟具有重要意義。據(jù)估計，全世界大約有的能源以各種形式消耗在摩擦上。而摩擦導致的磨損是機械設備失敗的主要原因，大約有80%的損壞零件是由于各種形式的磨損引起的。因此，控制摩擦，減少磨損，改善潤滑性能已成為節(jié)約能源和原材料、縮短維修時間的重要措施。 同時，摩擦學對于提高產(chǎn)品質量、延長機械設備的使用壽命和增加可靠性也有重要作用。由于摩擦學對工農(nóng)生產(chǎn)和人民生活的巨大影響，因而引起世界各國的普遍重視，成為近三十年來迅速發(fā)展的技術學科，并得到日益廣泛的應用。 摩擦學的研究對于國民經(jīng)濟具有重要意義。據(jù)估計，全世5

摩擦學問題中各種因素往往錯終復雜，涉及到多門學科，例如流體力學、固體力學、流變學、熱物理、應用數(shù)學、材料科學、物理化學，以及化學和物理學等內容。因此多學科的綜合分析是摩擦學研究的顯著特點。

由于摩擦學現(xiàn)象發(fā)生在表面層，影響因素繁多，這就使得理論分析和實驗研究都較為困難，因而理論與實驗研究的相互促進和補充是摩擦學研究的另一個特點。隨著理論研究的日益深入和實驗技術日益先進，目前摩擦學研究方法的發(fā)展趨勢正由宏觀進入微觀；由定性進入定量；由靜態(tài)進入動態(tài)；以及由單一學科角度的分析進入多學科的綜合研究。摩擦學問題中各種因素往往錯終復雜，涉及到多門學科，例6 第二章摩擦學概論 第一節(jié)物體表面的性質

任何摩擦表面都是由許多不同形態(tài)的微凸峰和凹谷組成。表面幾何特性對于混合潤滑和干摩擦狀態(tài)下的摩擦磨損和潤滑起著決定性影響，因此，了解和研究表面形貌及其參數(shù)是十分有必要的。 一、物體的表面 物體的表面總是凹凸不平的。表面粗糙度是表示表面凹凸不平的程度，表面愈粗糙，實際接觸面積愈小，單位面積壓力愈大，要求油膜厚度愈大。反之．粗糙度愈小，實際接觸面積愈大，單位面積壓力愈小，要求油膜厚度也就可以小一些。 第二章摩擦學概論 第一節(jié)物體表面的性質7（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。①起動摩擦阻力小，節(jié)能；按相對運動的位移特征分類②兩表面間應該具有足夠大的相對運動速度，其運動方向從楔形較大較小的一端；接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。①潤滑劑的分子鏈環(huán)具有較強分子吸引力，能阻止表面微凸體將潤滑劑膜穿透，因而可以緩和磨損過程該學說的摩擦系數(shù):

f=Σfi/ΣNi=F/N=tanθ斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。應選用疲勞強度高、防腐性能好、耐磨耐高溫的新鋼種、新材料。在某些新的摩擦表面上，因接觸點較少，壓力較大，容易產(chǎn)生小麻點狀的點蝕。摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)生在軟材料內部，造成磨損中材料的遷移現(xiàn)象。不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。吸附能力越強，油性越好。當機械的運動速度很低，而載荷又很太時，即使用粘度很大的潤滑油也很難在摩擦表面間形成完整的油層。國產(chǎn)潤滑脂牌號是以針入度大小為依據(jù)劃六、摩擦時表面上發(fā)生的現(xiàn)象②兩表面間應該具有足夠大的相對運動速度，其運動方向從楔形較大較小的一端；物體表面同相對靜止的接觸持續(xù)時間越長，摩擦系數(shù)增大。任何摩擦表面都是由許多不同形態(tài)的微凸峰和凹谷組成。（1）概念在外載荷的作用下，兩表面的微凸體之間的接觸壓力很大，造成接觸點的粘著(冷焊)。表面形貌組成固體表面的微觀幾何形狀，即形狀公差、波紋度和表面粗糙度統(tǒng)稱為表面形貌。（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。8二、表面結構:加工后的表面金屬表面組成是復雜的，微觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質發(fā)生相互作用。大致分為5個部分。污染層油污、灰塵吸附層液體、氣體氧化層氧化物

金屬表面組成二、表面結構:金屬表面組成9貝氏層加工中表面分子層熔化和表面分子層流動產(chǎn)生的冷硬層，晶粒很細，有利于耐磨。變形層機加工過程中形成的變質層。金屬表面組成貝氏層加工中表面分子層熔化和表面分子層流金屬表面組成10觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質如圖23中的AB段，經(jīng)過磨合，摩擦表面發(fā)生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈塑性接觸條件。流體摩擦以流體層隔開相對運動表面時的摩擦，即由流體的粘性阻力或流變阻力引起的摩擦。大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。是摩擦表面在很寬的速度范圍內以及靜止狀態(tài)下都能承受外力作用而不發(fā)生磨損。例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。摩擦表面材料微體積受循環(huán)接觸應力作用，產(chǎn)生重復變形，導致裂紋和分離出微片或顆粒，形成疲勞磨損。3)極壓性能需依靠添加抗磨極壓劑(硫、磷、氯的有機極性化合物)來改善這種性能。④保證供給適量的潤滑劑，防止缺油和漏油；一般取脂的工作溫度低于該脂的滴點20～30℃。剪切力與犁溝作用的總和就構成了摩擦阻力:（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。3．急劇磨損階段(III階段)．4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。磨損在固體摩擦表面上物質不斷損耗的過程叫作磨損。觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質111.接觸的本質兩個粗糙表面在載荷作用下相互接觸時，最先是兩表面上一些較高的微凸體發(fā)生接觸，這些不連續(xù)的微小接觸點的變形構成了真實的接觸面積。隨著載荷的的增加，其它次高微凸體也逐漸發(fā)生接觸。2.接觸表面的相互作用（1）分子相互作用，即粘著:接觸只在少數(shù)較高微凸體上產(chǎn)生，實際接觸面積很小，接觸點上的應力很大，在接觸點處發(fā)生塑性流動、粘著或冷焊。金屬間的焊合性能將摩擦副分3類完全焊合(PbCu,AlCu)、部分焊合(ZnFe,AlFe)和有限焊合(MgFe,AgFe)摩擦副。(2)機械相互作用材料不發(fā)生粘著而是產(chǎn)生一定的變形和位移以適應相對運動。三、固體表面的接觸1.接觸的本質兩個粗糙表面在載荷作用下相互接觸時，最先是兩表12名義接觸面積An接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。名義接觸面積An13(2)輪廓接觸面積Ap接觸表面被壓扁部分形成的面積，即在波紋度的波峰上形成的接觸面積。是一種假設接觸面積， 大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。(2)輪廓接觸面積Ap14(3)實際接觸面積Ar物體真實接觸面積的總和，兩接觸物體通過表面微凸體直接傳遞界面相互作用，發(fā)生變形而產(chǎn)生的微接觸面積之和。為名義接觸面積的0.01~0.1%，黑點表示的接觸面積。(3)實際接觸面積Ar15實際接觸面積的部分特性（1）由于表面粗糙度具有離散性，其接觸也同樣具有離散性。（2）實際接觸點是由塑性變形和彈性變形共同作用的結果。（3）實際接觸面積隨載荷的增大而增大，接觸點處的平均面積幾乎保持不變。（4）實際接觸面積的增加主要是由于接觸點數(shù)的增加。實際接觸面積的部分特性16滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。金屬材料基本符合，粘彈性顯著的彈性材料，與滑動速度有關。原因在于理想粗糙表面模型過于簡化。2)擴展性疲勞磨損（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。3)極壓性能需依靠添加抗磨極壓劑(硫、磷、氯的有機極性化合物)來改善這種性能。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。1．表面的污染如表面熱處理(鋼的表面淬火等)、表面化學熱處理(鋼的表面滲碳、滲氮等)、噴涂、噴焊、鍍層、沉積、離子注入、滾壓、噴丸等，改善表面的耐磨性。②確定正確的潤滑方式和潤滑方法，設計合理的潤滑裝置和系統(tǒng)；磨粒磨損有鑿削式、高應力碾碎式及低應力擦傷式等三種形式。4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。脫落顆粒和新露出的金屬表面與大氣中的氧起反應生成氧化物。（6）硬表面的表面粗糙度達到最佳值，軟表面也可能達到同樣光滑，摩擦系數(shù)趨于平穩(wěn)。**通常認為實際接觸面積與載荷保持線性關系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關系才成立，而彈性接觸為非線性關系。選用合適的潤滑劑和潤滑方法，用理想的流體摩擦取代干摩擦，這是減少摩擦和磨損的最有效方法。** 對于塑性接觸狀態(tài)，實際接觸面積與載荷成正比。**通常認為實際接觸面積與載荷保持線性關系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關系才成立，而彈性接觸為非線性關系。原因在于理想粗糙表面模型過于簡化。滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。** 對于塑性17摩擦的定義兩個接觸物體表面在外力作用下相互接觸并作相對運動或有運動趨勢時，在接觸面之間產(chǎn)生的切向運動阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象就是摩擦。第二節(jié)摩擦第二節(jié)摩擦18一.摩擦的分類 1.摩擦按摩擦副運動狀態(tài)可分為靜摩擦兩物體表面產(chǎn)生接觸，有相對運動趨勢但尚未產(chǎn)生相對運動時的摩擦。動摩擦兩相對運動表面之間的摩擦。一.摩擦的分類192.按相對運動的位移特征分類滑動摩擦兩接觸物體接觸點具有不同速度和(或)方向時的摩擦。滾動摩擦兩接觸物體接觸點的速度之大小和方向相同時的摩擦。自旋摩擦兩接觸物體環(huán)繞其接觸點處的公法線相對旋轉時的摩擦。2.按相對運動的位移特征分類203.按表面潤滑狀態(tài)分類干摩擦兩表面之間即無潤滑劑又無濕氣的摩擦。邊界摩擦邊界膜隔開相對運動表面時的摩擦。流體摩擦以流體層隔開相對運動表面時的摩擦，即由流體的粘性阻力或流變阻力引起的摩擦?；旌夏Σ涟敫赡Σ梁桶肓黧w摩擦的統(tǒng)稱。3.按表面潤滑狀態(tài)分類214.斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。4.斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表22三、摩擦定律——庫侖摩擦定律1.古典摩擦定律(稱為阿蒙頓庫侖定律):（1）摩擦力和載荷成正比，即F=fN。除了在重載荷下實際接觸面積接近表觀面積外，都是正確的。可適用于一般工程實際。但對一些極硬或軟的材料，摩擦力和法向載荷間并不是線性的正比關系。（2）摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無關。有其局限性。一般僅對具有屈服極限的材料如金屬材料是滿足的，不適于彈性和粘彈性材料。當兩表面加工得很光滑、很清潔時，如塊規(guī)，它們之間會出現(xiàn)強烈的分子吸引力，此時摩擦力與接觸面積不成正比。實際上應說成是與名義面積無關而與真實接觸面積有關。三、摩擦定律——庫侖摩擦定律23（3）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。金屬材料基本符合，粘彈性顯著的彈性材料，與滑動速度有關。

在一般情況下是對的，但在近代彈性流體動壓潤滑理論中就不適用。（3）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。不適于粘彈性材料，盡管改材料24當溫度在100度以上時，油很快就被氧化。為摩擦阻力是由機械變形抗力和分子引力的綜合，并非常量，用摩擦二項式定律表示針入度愈小，潤滑脂愈稠，承載能力強，密封性能好；利用摩擦表面形狀和相對運動，使?jié)櫥妥匀划a(chǎn)生油壓，把接觸著的兩個表面分開，這種情況稱為液體動壓潤滑另外，溶解在液體中的氣體也會析出形成氣泡，一旦氣泡運動到高壓區(qū)，高壓大于氣泡壓力，氣泡遭到潰滅，瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫。增加了沖擊，潤滑油膜易破壞，磨損速度急劇增加，致使機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導致意外事故。2．使摩擦表面發(fā)生變化通過一套液壓供油系統(tǒng)，將具有一定壓力的高壓油強行供到摩擦表面的間隙中，使兩相對運動的摩擦表面，在運動之前就被高壓油分隔開，從而保證運動副在承受一定載荷情況下，完全處于液體潤滑狀態(tài)，稱為液體靜壓潤滑。經(jīng)過B點后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速增加，金屬組織發(fā)生變化。τb、σs分別是較軟材料的剪切強度極限（或界面4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。兩個接觸物體表面在外力（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。特點是磨損量與時間成正比增加。作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。吸附能力越強，油性越好。磨粒磨損有鑿削式、高應力碾碎式及低應力擦傷式等三種形式。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。在載荷繼續(xù)作用下，形成凹坑。在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0. 四、摩擦機理 1．機械理論 2．分子理論 3．分子—機械理論 4．粘著理論 5．能量理論*

當溫度在100度以上時，油很快就被氧化。 四、摩擦機理25滑動摩擦理論

1.機械嚙合學說

摩擦是由表面粗糙不平的凸起之間的機械嚙合作用的結果，解釋了表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象，但無法解釋經(jīng)過精密研磨的潔凈表面的摩擦系數(shù)反而增大的現(xiàn)象。該學說的摩擦系數(shù):

f=Σfi/ΣNi=F/N=tanθ

θ是接觸微凸體的傾斜角。

滑動摩擦理論

1.機械嚙合學說

摩擦是由表面粗262.分子吸引理論 當兩表面的材料分子接近時，分子之間的吸引作用是產(chǎn)生摩擦阻力的假說，利用分子力與分子之間距離的關系導出了摩擦系數(shù)與接觸面積成正比F=f(N+pAr)

p為分子引力，Ar為真實接觸面積但這結果與試驗結果不一致2.分子吸引理論273.分子—機械理論克拉蓋爾斯基1939年提出分子機械摩擦理論，認為摩擦阻力是由機械變形抗力和分子引力的綜合，并非常量，用摩擦二項式定律表示f=αAr/N+β如果α=τb，則分子分量與下述的粘著是一致的。金屬的，塑料的β=0.06～0.12β=0.017～0.06。

3.分子—機械理論284.粘著理論（1）概念在外載荷的作用下，兩表面的微凸體之間的接觸壓力很大，造成接觸點的粘著(冷焊)。當相對滑動時，粘著點被剪斷。如果兩表面的硬度不同，硬的微凸體還會在軟表面上產(chǎn)生犁溝。剪切力與犁溝作用的總和就構成了摩擦阻力:F=Wτb/σsμ=F/W=τb/σs

τb、σs分別是較軟材料的剪切強度極限（或界面剪切強度）和屈服極限。4.粘著理論29(2)粘著理論基本要點摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài):實際接觸面只占名義面積很小部分，接觸點處應力達到受壓屈服極限產(chǎn)生塑性變形后，接觸點的應力不再改變，只能靠擴大接觸面積承受繼續(xù)增加的載荷。滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程:接觸點處于塑性流動狀態(tài)，在摩擦中產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬產(chǎn)生粘著，粘著結點有很強的粘著力，隨后在摩擦力作用下，粘結點被剪切產(chǎn)生滑動。(2)粘著理論基本要點30摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)生在軟材料內部，造成磨損中材料的遷移現(xiàn)象。****兩點說明:(1)上式表明，摩擦力與載荷成正比，與名義接觸面積無關，摩擦系數(shù)決定于較軟材料的力學性質.(2)實驗證明，接觸點上的變形阻力和分子間作用力相比很小，可以忽略不計。τb

是黏結點上分子鍵的剪切強度極限，σs

是材料的受壓屈服極限。摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)31犁溝效應犁溝效應是硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬后，在滑動中推擠軟金屬，產(chǎn)生塑性流動并劃出一條溝槽。犁溝效應的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷磨損中，為主要力量。犁溝效應326.滑動摩擦機理分析兩相對滑動表面摩擦系數(shù)是微凸體變形、磨粒和微凸體犁溝以及表面粘著綜合作用的結果，可以把摩擦特性和時間的關系分幾個典型階段描述6.滑動摩擦機理分析33

（1）表面被污染，摩擦系數(shù)主要取決于材料組合、表面特性和環(huán)境條件。（2）粘著起作用，摩擦系數(shù)開始上升，如果微凸體斷裂，產(chǎn)生的磨粒將產(chǎn)生犁溝作用，使摩擦系數(shù)升高。（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。（4）進入和離開界面的磨粒數(shù)相等時，摩擦系數(shù)保持不變，即穩(wěn)定摩擦狀態(tài)。（1）表面被污染，摩擦系數(shù)主要取決于材料組合、表面特性和34（5）硬表面的微凸體被逐漸磨平，形成光滑表面，磨粒不能黏附在光滑的表面，犁溝作用減弱。同時微凸體變形也減弱，摩擦系數(shù)有所下降。（6）硬表面的表面粗糙度達到最佳值，軟表面也可能達到同樣光滑，摩擦系數(shù)趨于平穩(wěn)。（7）如果硬表面不是靜止的，而是相對于靜表面運動的，則硬表面將始終是粗糙的，后兩個階段不可能實現(xiàn)。（5）硬表面的微凸體被逐漸磨平，形成光滑表面，磨粒不能黏附在35 五、影響摩擦的因素 1．潤滑條件 在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0.3～0.5；而在液體動壓潤滑的表面上摩擦因數(shù)為0.001～0.01。 2．表面氧化膜在一般情況下，由于表面氧化膜的塑性和機械強度比金屬材料差，在摩擦過程中，膜先被破壞，金屬表面不易發(fā)生粘著，使摩擦因數(shù)降低，磨損減少。純凈金屬材料的摩擦副不存在表面氧化膜，摩擦因數(shù)都較高。在摩擦表面上涂上銦、鎘、鉛等軟金屬，能有效地降低摩擦因數(shù)。 五、影響摩擦的因素36 3．材料性質 相同金屬或互溶性較大的金屬摩擦副易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)增高；不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。第二章摩擦學概論課件37

4．載荷 在彈性接觸的情況下，由于真實接觸面積與載荷有關，摩擦因數(shù)將隨載荷的增加而越過一極大值，當載荷足夠大時，真實接觸面積變化很小，因而使摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定。在彈塑性接觸情況下，材料的摩擦因數(shù)隨載荷的增大而越過一極大值，然后隨載荷的增加而逐漸減小。 4．載荷38 5．滑動速度 在一般情況下，摩擦因數(shù)隨滑動速度的增加而升高，越過一極大值后，又隨滑動速度的增加而降低。有時摩擦因數(shù)隨滑動速度的減小而增大，并不是由于速度的直接影響，而是速度減小時摩擦表面粗糙凸起相互作用的時間長了，使它們發(fā)生塑性變形和增大實際接觸面積。 5．滑動速度39 6．靜止接觸的持續(xù)時問 物體表面同相對靜止的接觸持續(xù)時間越長，摩擦系數(shù)增大。 7．溫度 摩擦副相互滑動時，溫度的變化使表面材料的性質發(fā)生改變，從而影響摩擦因數(shù)。 8．表面粗糙度 在塑性接觸的情況下，由于表面粗糙度對真實接觸面積的影響不大，因此可認為摩擦因數(shù)不受影響，保持為一定值。對彈性或彈塑性接觸的干摩擦，當表面粗糙度達到使表面分子吸引力有效地發(fā)揮作用時，機械嚙合理論不能適用，表面粗糙度愈小，真實接觸面積愈大，摩擦因數(shù)也愈大。 6．靜止接觸的持續(xù)時問40 六、摩擦時表面上發(fā)生的現(xiàn)象 1．表面的污染 2．金屬的轉移 3．溫度作用 4．產(chǎn)生振動 5．預位移

六、摩擦時表面上發(fā)生的現(xiàn)象41第三節(jié)磨損 磨損在固體摩擦表面上物質不斷損耗的過程叫作磨損。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。使機械零件喪失精度，影響使用壽命與可靠性。 一、磨損的實質 1．磨損是物體在摩擦中相互作用的結果第三節(jié)磨損 磨損在固體摩擦表面上物質不斷損耗的過程叫作42例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。經(jīng)過B點后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速增加，金屬組織發(fā)生變化。通過一套液壓供油系統(tǒng)，將具有一定壓力的高壓油強行供到摩擦表面的間隙中，使兩相對運動的摩擦表面，在運動之前就被高壓油分隔開，從而保證運動副在承受一定載荷情況下，完全處于液體潤滑狀態(tài)，稱為液體靜壓潤滑。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。當然，摩擦在機械中也并非總是有害的，如帶傳動、汽車及拖拉機的制動器等正是靠摩擦來工作的，這時還要進行增摩技術的研究。4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。選用合適的潤滑劑和潤滑方法，用理想的流體摩擦取代干摩擦，這是減少摩擦和磨損的最有效方法。接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。隨著理論研究的日益深入和實驗技術日益先進，目前摩擦學研究方法的發(fā)展趨勢正由宏觀進入微觀；斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。針入度愈小，潤滑脂愈稠，承載能力強，密封性能好；原因在于理想粗糙表面模型過于簡化。②潤滑劑在表面所生成的膜具有較低的剪切強度，即摩擦力較??；不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。一般取脂的工作溫度低于該脂的滴點20～30℃。(4)摩擦表面間材料的轉移極壓性能--潤滑膜承受載荷而不被擠出摩擦表面,導致摩擦面缺少潤滑的能力在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0. 零件的工作表面在摩擦中產(chǎn)生磨損。在磨損過程中，零件不僅改變外形和尺寸，從摩擦表面上分離出材料顆粒，或在表面上產(chǎn)生殘留變形，而且還會發(fā)生各種物理、化學和機械的現(xiàn)象。表面摩擦的多次重復作用使表面上的材料產(chǎn)生疲勞裂紋和微觀鱗狀物，并以顆粒的形式脫落下來。例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。 43 2．使摩擦表面發(fā)生變化 摩擦時，零件表面微觀凹凸不平的相互接觸處會發(fā)生彈性或塑性變形。它會產(chǎn)生一連串派生的物理、化學和力學變化。主要有熱的作用、氧化作用、機械作用、疲勞作用，從而導致材料的磨損。 (1)表面微觀裂紋的生成及其破壞作用 (2)化學反應過程 (3)潤滑劑作用 (4)摩擦表面間材料的轉移 2．使摩擦表面發(fā)生變化44這一階段磨損趨于穩(wěn)定、緩慢，工作時間可以延續(xù)很長。實際上應說成是與名義面積無關而與真實接觸面積有關。②運動粘度滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。二、典型磨損過程（3）實際接觸面積隨載荷的增大而增大，接觸點處的平均面積幾乎保持不變。大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。氣蝕和沖蝕磨損統(tǒng)稱浸蝕磨損。如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、尼龍、鉛等。⑥能適應各種不同的要求。7)機械雜質 8)水分9)其它第二章摩擦學概論經(jīng)磨合后，接觸面積擴大，實際壓力降低，小麻點停止擴展。一般取脂的工作溫度低于該脂的滴點20～30℃。表面摩擦的多次重復作用使表面上的材料產(chǎn)生疲勞裂紋和微觀鱗狀物，并以顆粒的形式脫落下來。吸附能力越強，油性越好。(1)浸蝕磨損表面粗糙度是表示表面凹凸不平的程度，表面愈粗糙，實際接觸面積愈小，單位面積壓力愈大，要求油膜厚度愈大。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。 二、典型磨損過程 1．磨合階段(I階段) 新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度。在載荷作用下，實際接觸面積較小，故接觸應力很大。因此，在運行初期，表面的塑性變形與磨損的速度較快。隨著磨合的進行，摩擦表面粗糙峰逐漸磨平，實際接觸面積逐漸增大，表面應力減小，磨損減緩。這一階段磨損趨于穩(wěn)定、緩慢，工作時間可以延續(xù)很長。 二、45第二章摩擦學概論課件46 2．穩(wěn)定磨損階段(Ⅱ階段) 如圖23中的AB段，經(jīng)過磨合，摩擦表面發(fā)生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈塑性接觸條件。這一階段磨損趨于穩(wěn)定、緩慢，工作時間可以延續(xù)很長。特點是磨損量與時間成正比增加。

2．穩(wěn)定磨損階段(Ⅱ階段)47 3．急劇磨損階段(III階段)． 如圖23中曲線B點以右部分。經(jīng)過B點后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速增加，金屬組織發(fā)生變化。增加了沖擊，潤滑油膜易破壞，磨損速度急劇增加，致使機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導致意外事故。第二章摩擦學概論課件48 磨損規(guī)律的意義 第一，了解機件一般工作在穩(wěn)定磨損階段，一旦轉入急劇磨損階段，機件必須進行修復或更換。第二，磨損的發(fā)展過程是由自然(正常的)磨損和事故(過早的、迅速增長的或突然發(fā)生意外的)磨損組成。自然磨損是不可避免的，事故磨損可以延緩，甚至避免。 磨損規(guī)律的意義49三、磨損的分類和機理三、磨損的分類和機理50 1．粘著磨損兩個固體表面接觸，由于表面不平，實際上是微凸體之間的接觸，在相對滑動和一定載荷作用下，接觸點發(fā)生塑性變形或剪切，摩擦表面溫度增高，嚴重時表層金屬局部會軟化或熔化，使接觸點發(fā)生粘著或焊合。然后出現(xiàn)粘著一剪斷一再粘著一再剪斷的循環(huán)過程，形成了材料的轉移，造成了粘著磨損。 1．粘著磨損51第二章摩擦學概論課件52 2．磨粒磨損它是指一個表面同它相匹配表面上的質硬物體或硬質顆粒，產(chǎn)生切削或刮擦作用，引起材料表面破壞，分離出磨屑或形成劃傷的磨損，磨粒磨損是機械磨損的一種。磨粒磨損有鑿削式、高應力碾碎式及低應力擦傷式等三種形式。 2．磨粒磨損53 磨粒的來源有外界砂塵、切屑侵入、流體帶入、表面磨損產(chǎn)物、材料組織的表面硬點及夾雜物等。減少磨粒磨損的措施 一是防止或減少磨粒進入摩擦表面； 二是增強零件的抗磨性能。 磨粒的來源有外界砂塵、切屑侵入、流體帶入、表面磨損產(chǎn)物、材54 3．疲勞磨損 形成原理 摩擦表面材料微體積受循環(huán)接觸應力作用，產(chǎn)生重復變形，導致裂紋和分離出微片或顆粒，形成疲勞磨損。疲勞裂紋一般在固體有缺陷的地方出現(xiàn)，這些缺陷可能是機械加工時造成的，也可能是材料在冶金過程中造成的，還可能在金屬相之間和晶界之間形成，在摩擦磨損過程中，表面層發(fā)生塑性變形和發(fā)熱，潤滑油的作用等條件對疲勞磨損都會產(chǎn)生重要影響。 3．疲勞磨損55解釋 (1)裂紋從表面產(chǎn)生在滾動接觸過程中，材料表層受到周期性載荷作用引起塑性變形，表面硬化，最后在表面出現(xiàn)初始裂紋，并沿45度的傾角方向由表向里擴展。潤滑油進入微裂紋，受擠壓后產(chǎn)生楔裂作用加速裂紋的擴展。在載荷繼續(xù)作用下，形成凹坑。 (2)裂紋從接觸表層下產(chǎn)生根據(jù)彈性力學，兩接觸物體在距表面下0．786b處(B為赫芝接觸區(qū)寬度之半)剪應力最大。該處塑性變形最劇烈，在周期載荷作用下的反復變形使材料局部弱化、并在剪應力最大處出現(xiàn)裂紋，沿著最大剪應力方向擴展到表面，形成疲勞磨損。解釋56 分類 1)非擴展性疲勞磨損在某些新的摩擦表面上，因接觸點較少，壓力較大，容易產(chǎn)生小麻點狀的點蝕。經(jīng)磨合后，接觸面積擴大，實際壓力降低，小麻點停止擴展。這種疲勞磨損對運動速度不高的摩擦副影響不大。 2)擴展性疲勞磨損作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。 分類57摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，并把在機械設計中正確運用摩擦學知識與技術，使之具有良好的摩擦學性能這一過程稱為摩擦學設計。**通常認為實際接觸面積與載荷保持線性關系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關系才成立，而彈性接觸為非線性關系。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。在彈性接觸的情況下，由于真實接觸面積與載荷有關，摩擦因數(shù)將隨載荷的增加而越過一極大值，當載荷足夠大時，真實接觸面積變化很小，因而使摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定。脫落顆粒和新露出的金屬表面與大氣中的氧起反應生成氧化物。如表面熱處理(鋼的表面淬火等)、表面化學熱處理(鋼的表面滲碳、滲氮等)、噴涂、噴焊、鍍層、沉積、離子注入、滾壓、噴丸等，改善表面的耐磨性。在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0.1)非擴展性疲勞磨損物體真實接觸面積的總和，兩接觸物體通過表面微凸體直接傳遞界面相互作用，發(fā)生變形而產(chǎn)生的微接觸面積之和。大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。(4)固體潤滑它是利用固體粉末、薄膜或復合材料代替潤滑油、脂，達到潤滑目的。靜摩擦兩物體表面產(chǎn)生接觸，有相對運動趨勢但尚未產(chǎn)生相對運動時的摩擦。④保證供給適量的潤滑劑，防止缺油和漏油；實際接觸面積的部分特性摩擦副相互滑動時，溫度的變化使表面材料的性質發(fā)生改變，從而影響摩擦因數(shù)。①靜壓浮起、動壓工作，常用于重載的球磨機、軋鋼機、水輪發(fā)電機、重型機床等，特別是帶載荷起動的機械；在彈性接觸的情況下，由于真實接觸面積與載荷有關，摩擦因數(shù)將隨載荷的增加而越過一極大值，當載荷足夠大時，真實接觸面積變化很小，因而使摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定。③靜壓工作為主．動壓作用為輔，常用于對安全和主軸旋轉精度要求較高的精密機床。(2)實驗證明，接觸點上的變形阻力和分子間作用力相比很小，可以忽略不計。液體潤滑是比較理想的潤滑，除了軸承和導軌以外不易實現(xiàn)。反之．粗糙度愈小，實際接觸面積愈大，單位面積壓力愈小，要求油膜厚度也就可以小一些。 4．腐蝕磨損 分類 (I)氧化磨損影響氧化磨損的因素 滑動速度、接觸載荷、氧化膜的強度、介質的含氧量、溫度、潤滑條件及材料性能等。在通常情況下，氧化磨損比其它磨損輕微得多。 (2)特殊介質腐蝕磨損 但磨損速度較快，摩擦表面遍布點狀或絲狀磨蝕痕跡，一般比氧化磨損痕跡深。摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，并把在機械設計58 5．其它磨損 (1)浸蝕磨損零件與液體接觸并作相對運動，當接觸處的局部壓力低于液體蒸發(fā)壓力時，將形成氣泡。另外，溶解在液體中的氣體也會析出形成氣泡，一旦氣泡運動到高壓區(qū)，高壓大于氣泡壓力，氣泡遭到潰滅，瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。 5．其它磨損59 夾帶塵埃、砂粒、礦物粉末等固體顆粒，以一定的角度和速度沖擊固體表面引起的磨損叫沖流體蝕磨損。例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。 氣蝕和沖蝕磨損統(tǒng)稱浸蝕磨損。 (2)微動磨損它是兩個接觸物體作相對微振幅振動而產(chǎn)生的一種磨損。 夾帶塵埃、砂粒、礦物粉末等固體顆粒，以一定的角度和速度沖擊60 發(fā)生過程是接觸壓力使接合面上實際承載的微凸體產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生粘著，微振幅振動使粘著結點受剪脫落，露出基體金屬表面。脫落顆粒和新露出的金屬表面與大氣中的氧起反應生成氧化物。留在接合面上起磨粒作用若振動應力足夠大，微動磨損點形成應力源，使疲勞裂紋擴展，最終導致表面完全破壞。由此可見，微動磨損是粘著、腐蝕、磨粒、疲勞磨損復合作用的結果。它經(jīng)常發(fā)生在相對靜止的摩擦副中，如過盈配合的接合面、鏈傳動的鏈節(jié)處，摩擦離臺器中摩擦片的接臺面和受振動影響的聯(lián)接螺紋結合面等. 發(fā)生過程是61 四、影響磨損的因素零件材料、運轉條件、幾何因素，環(huán)境因素等，詳細內容見表2—5。 五、防止或減少磨損的方法與途徑 1．潤滑 選用合適的潤滑劑和潤滑方法，用理想的流體摩擦取代干摩擦，這是減少摩擦和磨損的最有效方法。 四、影響磨損的因素62 2．正確選擇材料 提高耐磨性。應選用疲勞強度高、防腐性能好、耐磨耐高溫的新鋼種、新材料。同時要注意配對材料曲互溶性，使其有合適的組合. 3．進行表面處理 如表面熱處理(鋼的表面淬火等)、表面化學熱處理(鋼的表面滲碳、滲氮等)、噴涂、噴焊、鍍層、沉積、離子注入、滾壓、噴丸等，改善表面的耐磨性。這是最有效和最經(jīng)濟的方法之一。

2．正確選擇材料63 4．合理的結構設計 正確合理的結構設計，要有利于摩擦副間表面保護膜的形成和恢復、壓力的均勻分布、摩擦熱的散逸、磨屑的排出、以及防止外界磨粒、灰塵的進入等。5．改善工作條件 盡量避免過大的載荷、過高的運動速度和工作溫度，創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。第二章摩擦學概論課件64 6．提高修復質量 提高機械加工質量，提高修復質量，提高裝配質量。 7．正確地使用和維護 要加強科學管理和人員培訓，嚴格執(zhí)行遵守操作規(guī)程和其它有關規(guī)章制度。機械設備使用期要進行磨合。要盡量采用先進的監(jiān)控和測試技術。第二章摩擦學概論課件65第四節(jié)潤滑 潤滑是利用潤滑劑使摩擦副的接觸面隔開，以減少相對運動物體摩擦表面的摩擦力、磨損或其它形式的破壞。 一、作用 控制摩擦、減少磨損、降溫冷卻、防止銹蝕、具有沖洗、密封、減振作用等。第四節(jié)潤滑 潤滑是利用潤滑劑使摩擦66 二、要求 合理潤滑的基本要求是 ①根據(jù)摩擦的工作條件和作用性質，選用適當?shù)臐櫥瑒?②確定正確的潤滑方式和潤滑方法，設計合理的潤滑裝置和系統(tǒng)； ③嚴格保持潤滑劑和潤滑部位的清潔； ④保證供給適量的潤滑劑，防止缺油和漏油； ⑤適時清洗換油，既保證潤滑又要節(jié)省潤滑油 二、要求67四、分類 1．根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)(1)無潤滑(干摩擦)(2)流體潤滑(流體摩擦)(3)邊界潤滑(邊界摩擦)(4)混合潤滑(混合摩擦)四、分類68其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。但對一些極硬或軟的材料，摩擦力和法向載荷間并不是線性的正比關系。摩擦學的研究對于國民經(jīng)濟具有重要意義。在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0.在彈性接觸的情況下，由于真實接觸面積與載荷有關，摩擦因數(shù)將隨載荷的增加而越過一極大值，當載荷足夠大時，真實接觸面積變化很小，因而使摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定。它會產(chǎn)生一連串派生的物理、化學和力學變化。(1)表面微觀裂紋的生成及其破壞作用三、潤滑劑的主要質量指標不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質載荷小，潤滑油油性好，選用的油粘度應較低。在摩擦表面上涂上銦、鎘、鉛等軟金屬，能有效地降低摩擦因數(shù)。它會產(chǎn)生一連串派生的物理、化學和力學變化。極壓性能--潤滑膜承受載荷而不被擠出摩擦表面,導致摩擦面缺少潤滑的能力二、典型磨損過程在塑性接觸的情況下，由于表面粗糙度對真實接觸面積的影響不大，因此可認為摩擦因數(shù)不受影響，保持為一定值。滴點用按規(guī)定加熱試管中的脂開始滴下第一滴時的溫度來表示。例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。⑤適時清洗換油，既保證潤滑又要節(jié)省潤滑油 2．按潤滑介質 (1)氣體潤滑用氣體，例如空氣、氧氣、氯氣、二氧化碳、氮氣等作潤滑劑。 (2)液體潤滑以動植物油、礦物油、合成油、水、乳化液和液態(tài)金屬等作潤滑劑。其中礦物油應用最廣泛。 (3)半液體潤滑它是在液體潤滑劑中加人稠化劑而成的半固體膏狀物，即潤滑脂。(4)固體潤滑它是利用固體粉末、薄膜或復合材料代替潤滑油、脂，達到潤滑目的。固體潤滑劑有無機化合物、有機化合物和金屬。如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、尼龍、鉛等。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。 2．按潤滑介69 （一）．液體動壓潤滑利用摩擦表面形狀和相對運動，使?jié)櫥妥匀划a(chǎn)生油壓，把接觸著的兩個表面分開，這種情況稱為液體動壓潤滑 （一）．液體動壓潤滑70 2工作原理圖24所表示的是滑動軸承液體動壓潤滑的形式。當軸處于靜止狀態(tài)時，見圖24a，有間隙s，軸在載荷F的作用下被支承在軸承的下部，當軸開始轉動時，見圖24b，由于潤滑油的粘性使軸對潤滑油有攜帶作用，油被軸由軸承楔形間隙的寬空隙帶到狹窄空隙，并集結產(chǎn)生壓力——形成“油楔"。若油楔產(chǎn)生的壓力平衡軸的載荷時，便把軸在軸承中“浮起，見圖24c。當油膜的厚度使軸頸和軸承表面完全分開時， 2工作原理71 3實現(xiàn)液體動壓潤滑的條件是 ①兩相對運動的摩擦表面，即能形成收斂的楔形間隙； ②兩表面間應該具有足夠大的相對運動速度，其運動方向從楔形較大較小的一端； ③潤滑油必須具有適當?shù)恼扯龋鼙ＷC連續(xù)供應，油量充足；④外裁荷必須小于油膜所能承受的負荷極限值。 3實現(xiàn)液體動壓潤滑的條件是72（二）．液體靜壓潤滑 通過一套液壓供油系統(tǒng)，將具有一定壓力的高壓油強行供到摩擦表面的間隙中，使兩相對運動的摩擦表面，在運動之前就被高壓油分隔開，從而保證運動副在承受一定載荷情況下，完全處于液體潤滑狀態(tài)，稱為液體靜壓潤滑。（二）．液體靜壓潤滑73 1、特點 是摩擦表面在很寬的速度范圍內以及靜止狀態(tài)下都能承受外力作用而不發(fā)生磨損。①起動摩擦阻力小，節(jié)能；②使用壽命長；③可適應較廣的速度范圍④抗振性能好⑤運動精度高；⑥能適應各種不同的要求。 1、特點74 （三）、液體靜壓潤滑原理 液體動靜壓潤滑是在液體動壓潤滑與液體靜壓潤滑的基礎上發(fā)展起來的，兼有兩者的作用。 三種基本類型 ①靜壓浮起、動壓工作，常用于重載的球磨機、軋鋼機、水輪發(fā)電機、重型機床等，特別是帶載荷起動的機械； ②動靜壓混臺作用，常用于機床，特別是機床主軸軸承； ③靜壓工作為主．動壓作用為輔，常用于對安全和主軸旋轉精度要求較高的精密機床。 （三）、液體靜壓潤滑原理75

（五）．邊界潤滑 1、邊界膜液體潤滑是比較理想的潤滑，除了軸承和導軌以外不易實現(xiàn)。當機械的運動速度很低，而載荷又很太時，即使用粘度很大的潤滑油也很難在摩擦表面間形成完整的油層。此時，液體潤滑膜遭到破壞，接觸面上仍然存在著一層極薄的的油膜，稱為邊界膜。 （五）．邊界潤滑762、特點 邊界潤滑具有較低的摩擦因數(shù)，能有效地減少磨損、延長使用壽命、提高承載能力、擴大使用范圍。3、分類①吸附膜潤滑劑的極性分子吸附在摩擦表面上所形成的邊界膜稱吸附膜；②化學反應膜含硫、磷、氯等元素的潤滑油添加劑能與摩擦表面起化學反應，生成的一層邊界膜叫化學反應膜。2、特點77 4、對邊界潤滑劑的要求 ①潤滑劑的分子鏈環(huán)具有較強分子吸引力，能阻止表面微凸體將潤滑劑膜穿透，因而可以緩和磨損過程 ②潤滑劑在表面所生成的膜具有較低的剪切強度，即摩擦力較??； ③潤滑劑在表面所生成膜的熔點要高，以便在高溫下也能產(chǎn)生保護膜 4、對邊界潤滑劑的要求78 5、影響邊界膜潤滑性能的主要因素 ①分子結構②溫度③速度④載荷；⑤表面粗糙度等。三、潤滑劑的主要質量指標(1)潤滑油1)粘度油的分子間摩擦阻力即油的粘度。它表示油抵抗剪切變形的能力。表示方法 ①動力粘度 ②運動粘度恩氏粘度 5、影響邊界膜潤滑性能的主要因素79

2)油性 它是潤滑油中極性分子潤濕或吸附于摩擦表面形成一層邊界油膜的性能，是影響邊界潤滑性能好壞的重要指標。吸附能力越強，油性越好。3)極壓性能需依靠添加抗磨極壓劑(硫、磷、氯的有機極性化合物)來改善這種性能。極壓性能--潤滑膜承受載荷而不被擠出摩擦表面,導致摩擦面缺少潤滑的能力 極壓性能--潤滑膜承受載荷而不被擠出摩擦表面,導致摩擦面804)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。5)凝點一般潤滑油的使用溫度應比凝點高5～7°C。6)氧化安定性氧化是油品變質的主要原因，溫度是影響氧化程度的最主要因素。當溫度在100度以上時，油很快就被氧化。7)機械雜質 8)水分9)其它閃點，電力學概念，是燃油在規(guī)定結構的容器中加熱揮發(fā)出可燃氣體與液面附近的空氣混合，達到一定濃度時可被火星點燃時的燃油溫度。4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的81

(2)潤滑脂 1)針入度表征潤滑脂稀稠程度的指標，標志潤滑脂內阻力的大小和流動性的強弱。針入度愈小，潤滑脂愈稠，承載能力強，密封性能好；反之，流動性愈強，易被擠出。國產(chǎn)潤滑脂牌號是以針入度大小為依據(jù)劃 2)滴點它表示潤滑脂由膠態(tài)變液態(tài)的溫度，是脂的耐熱性指標。滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。滴點用按規(guī)定加熱試管中的脂開始滴下第一滴時的溫度來表示。一般取脂的工作溫度低于該脂的滴點20～30℃。 3)機械安定性它是指潤滑脂在使用中抵抗機械破壞的能力。通常用微針入度計測定脂在進人滾筒試驗前后的針入度值之羞來表示機械安定性。此差值愈大，機械安定性差，使用壽命也愈短。 (2)潤滑脂824．潤滑劑的選用 (1)運動速度摩擦表面間的相對運動速度愈高，潤滑油形成油楔的能力愈強，應采用粘度較低的潤滑油或針入度較大的潤滑脂；運動速度低應選用粘度較高、粘性較好的潤滑油或針入度較小的潤滑脂。 (2)運動載荷載荷或壓強愈大，選用粘度較高的潤滑油或針入度較小的潤滑脂。載荷小，潤滑油油性好，選用的油粘度應較低。低速重載應考慮其承載能力。對邊界潤滑、重載荷的摩擦副，應選擇極壓性能好的潤滑油。 對于沖擊、振動、變載、不等速運動、往復與間歇運動、經(jīng)常起動及停車、經(jīng)常反轉等工況條件，應選用粘度較高的潤滑油或針入度較小的潤滑脂。4．潤滑劑的選用83第二章摩擦學概論第二章摩擦學概論84Diagram1摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象。2磨損是摩擦的必然結果。3潤滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。Diagram1摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象。2磨損是摩擦的必然85

當在正壓力作用下相互接觸的兩個物體受切向外力的影響而發(fā)生相對滑動，或有相對滑動的趨勢時，在接觸表面上就會產(chǎn)生抵抗滑動的阻力，這一自然現(xiàn)象叫做摩擦，這時所產(chǎn)生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一種不可逆過程，其結果必然有能量損耗和摩擦表面物質的喪失或遷移，即磨損，磨損會導致表面損壞和材料損耗。潤滑是降低摩擦和減少磨損的有效手段。

引言當在正壓力作用下相互接觸的兩個物體受切向外力的86摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，并把在機械設計中正確運用摩擦學知識與技術，使之具有良好的摩擦學性能這一過程稱為摩擦學設計。

當然，摩擦在機械中也并非總是有害的，如帶傳動、汽車及拖拉機的制動器等正是靠摩擦來工作的，這時還要進行增摩技術的研究。這種反方向的研究領域也屬于摩擦學的學科范疇。摩擦學是研究有關摩擦、磨損與潤滑的科學與技術，87

摩擦學的研究對于國民經(jīng)濟具有重要意義。據(jù)估計，全世界大約有的能源以各種形式消耗在摩擦上。而摩擦導致的磨損是機械設備失敗的主要原因，大約有80%的損壞零件是由于各種形式的磨損引起的。因此，控制摩擦，減少磨損，改善潤滑性能已成為節(jié)約能源和原材料、縮短維修時間的重要措施。 同時，摩擦學對于提高產(chǎn)品質量、延長機械設備的使用壽命和增加可靠性也有重要作用。由于摩擦學對工農(nóng)生產(chǎn)和人民生活的巨大影響，因而引起世界各國的普遍重視，成為近三十年來迅速發(fā)展的技術學科，并得到日益廣泛的應用。 摩擦學的研究對于國民經(jīng)濟具有重要意義。據(jù)估計，全世88

摩擦學問題中各種因素往往錯終復雜，涉及到多門學科，例如流體力學、固體力學、流變學、熱物理、應用數(shù)學、材料科學、物理化學，以及化學和物理學等內容。因此多學科的綜合分析是摩擦學研究的顯著特點。

由于摩擦學現(xiàn)象發(fā)生在表面層，影響因素繁多，這就使得理論分析和實驗研究都較為困難，因而理論與實驗研究的相互促進和補充是摩擦學研究的另一個特點。隨著理論研究的日益深入和實驗技術日益先進，目前摩擦學研究方法的發(fā)展趨勢正由宏觀進入微觀；由定性進入定量；由靜態(tài)進入動態(tài)；以及由單一學科角度的分析進入多學科的綜合研究。摩擦學問題中各種因素往往錯終復雜，涉及到多門學科，例89 第二章摩擦學概論 第一節(jié)物體表面的性質

任何摩擦表面都是由許多不同形態(tài)的微凸峰和凹谷組成。表面幾何特性對于混合潤滑和干摩擦狀態(tài)下的摩擦磨損和潤滑起著決定性影響，因此，了解和研究表面形貌及其參數(shù)是十分有必要的。 一、物體的表面 物體的表面總是凹凸不平的。表面粗糙度是表示表面凹凸不平的程度，表面愈粗糙，實際接觸面積愈小，單位面積壓力愈大，要求油膜厚度愈大。反之．粗糙度愈小，實際接觸面積愈大，單位面積壓力愈小，要求油膜厚度也就可以小一些。 第二章摩擦學概論 第一節(jié)物體表面的性質90（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。①起動摩擦阻力小，節(jié)能；按相對運動的位移特征分類②兩表面間應該具有足夠大的相對運動速度，其運動方向從楔形較大較小的一端；接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。①潤滑劑的分子鏈環(huán)具有較強分子吸引力，能阻止表面微凸體將潤滑劑膜穿透，因而可以緩和磨損過程該學說的摩擦系數(shù):

f=Σfi/ΣNi=F/N=tanθ斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。應選用疲勞強度高、防腐性能好、耐磨耐高溫的新鋼種、新材料。在某些新的摩擦表面上，因接觸點較少，壓力較大，容易產(chǎn)生小麻點狀的點蝕。摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)生在軟材料內部，造成磨損中材料的遷移現(xiàn)象。不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。吸附能力越強，油性越好。當機械的運動速度很低，而載荷又很太時，即使用粘度很大的潤滑油也很難在摩擦表面間形成完整的油層。國產(chǎn)潤滑脂牌號是以針入度大小為依據(jù)劃六、摩擦時表面上發(fā)生的現(xiàn)象②兩表面間應該具有足夠大的相對運動速度，其運動方向從楔形較大較小的一端；物體表面同相對靜止的接觸持續(xù)時間越長，摩擦系數(shù)增大。任何摩擦表面都是由許多不同形態(tài)的微凸峰和凹谷組成。（1）概念在外載荷的作用下，兩表面的微凸體之間的接觸壓力很大，造成接觸點的粘著(冷焊)。表面形貌組成固體表面的微觀幾何形狀，即形狀公差、波紋度和表面粗糙度統(tǒng)稱為表面形貌。（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。91二、表面結構:加工后的表面金屬表面組成是復雜的，微觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質發(fā)生相互作用。大致分為5個部分。污染層油污、灰塵吸附層液體、氣體氧化層氧化物

金屬表面組成二、表面結構:金屬表面組成92貝氏層加工中表面分子層熔化和表面分子層流動產(chǎn)生的冷硬層，晶粒很細，有利于耐磨。變形層機加工過程中形成的變質層。金屬表面組成貝氏層加工中表面分子層熔化和表面分子層流金屬表面組成93觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質如圖23中的AB段，經(jīng)過磨合，摩擦表面發(fā)生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈塑性接觸條件。流體摩擦以流體層隔開相對運動表面時的摩擦，即由流體的粘性阻力或流變阻力引起的摩擦。大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。是摩擦表面在很寬的速度范圍內以及靜止狀態(tài)下都能承受外力作用而不發(fā)生磨損。例如水泵、水輪機，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。摩擦表面材料微體積受循環(huán)接觸應力作用，產(chǎn)生重復變形，導致裂紋和分離出微片或顆粒，形成疲勞磨損。3)極壓性能需依靠添加抗磨極壓劑(硫、磷、氯的有機極性化合物)來改善這種性能。④保證供給適量的潤滑劑，防止缺油和漏油；一般取脂的工作溫度低于該脂的滴點20～30℃。剪切力與犁溝作用的總和就構成了摩擦阻力:（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。3．急劇磨損階段(III階段)．4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。磨損在固體摩擦表面上物質不斷損耗的過程叫作磨損。觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質941.接觸的本質兩個粗糙表面在載荷作用下相互接觸時，最先是兩表面上一些較高的微凸體發(fā)生接觸，這些不連續(xù)的微小接觸點的變形構成了真實的接觸面積。隨著載荷的的增加，其它次高微凸體也逐漸發(fā)生接觸。2.接觸表面的相互作用（1）分子相互作用，即粘著:接觸只在少數(shù)較高微凸體上產(chǎn)生，實際接觸面積很小，接觸點上的應力很大，在接觸點處發(fā)生塑性流動、粘著或冷焊。金屬間的焊合性能將摩擦副分3類完全焊合(PbCu,AlCu)、部分焊合(ZnFe,AlFe)和有限焊合(MgFe,AgFe)摩擦副。(2)機械相互作用材料不發(fā)生粘著而是產(chǎn)生一定的變形和位移以適應相對運動。三、固體表面的接觸1.接觸的本質兩個粗糙表面在載荷作用下相互接觸時，最先是兩表95名義接觸面積An接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。名義接觸面積An96(2)輪廓接觸面積Ap接觸表面被壓扁部分形成的面積，即在波紋度的波峰上形成的接觸面積。是一種假設接觸面積， 大小與載荷和表面幾何形狀有關，約占名義接觸面積的5~15%。(2)輪廓接觸面積Ap97(3)實際接觸面積Ar物體真實接觸面積的總和，兩接觸物體通過表面微凸體直接傳遞界面相互作用，發(fā)生變形而產(chǎn)生的微接觸面積之和。為名義接觸面積的0.01~0.1%，黑點表示的接觸面積。(3)實際接觸面積Ar98實際接觸面積的部分特性（1）由于表面粗糙度具有離散性，其接觸也同樣具有離散性。（2）實際接觸點是由塑性變形和彈性變形共同作用的結果。（3）實際接觸面積隨載荷的增大而增大，接觸點處的平均面積幾乎保持不變。（4）實際接觸面積的增加主要是由于接觸點數(shù)的增加。實際接觸面積的部分特性99滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。金屬材料基本符合，粘彈性顯著的彈性材料，與滑動速度有關。原因在于理想粗糙表面模型過于簡化。2)擴展性疲勞磨損（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。3)極壓性能需依靠添加抗磨極壓劑(硫、磷、氯的有機極性化合物)來改善這種性能。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。氣泡形成和潰滅的反復作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點直至擴展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。1．表面的污染如表面熱處理(鋼的表面淬火等)、表面化學熱處理(鋼的表面滲碳、滲氮等)、噴涂、噴焊、鍍層、沉積、離子注入、滾壓、噴丸等，改善表面的耐磨性。②確定正確的潤滑方式和潤滑方法，設計合理的潤滑裝置和系統(tǒng)；磨粒磨損有鑿削式、高應力碾碎式及低應力擦傷式等三種形式。4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。脫落顆粒和新露出的金屬表面與大氣中的氧起反應生成氧化物。（6）硬表面的表面粗糙度達到最佳值，軟表面也可能達到同樣光滑，摩擦系數(shù)趨于平穩(wěn)。**通常認為實際接觸面積與載荷保持線性關系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關系才成立，而彈性接觸為非線性關系。選用合適的潤滑劑和潤滑方法，用理想的流體摩擦取代干摩擦，這是減少摩擦和磨損的最有效方法。** 對于塑性接觸狀態(tài)，實際接觸面積與載荷成正比。**通常認為實際接觸面積與載荷保持線性關系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關系才成立，而彈性接觸為非線性關系。原因在于理想粗糙表面模型過于簡化。滴點愈高，耐熱性愈好，脂允許的工作溫度也高。** 對于塑性100摩擦的定義兩個接觸物體表面在外力作用下相互接觸并作相對運動或有運動趨勢時，在接觸面之間產(chǎn)生的切向運動阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象就是摩擦。第二節(jié)摩擦第二節(jié)摩擦101一.摩擦的分類 1.摩擦按摩擦副運動狀態(tài)可分為靜摩擦兩物體表面產(chǎn)生接觸，有相對運動趨勢但尚未產(chǎn)生相對運動時的摩擦。動摩擦兩相對運動表面之間的摩擦。一.摩擦的分類1022.按相對運動的位移特征分類滑動摩擦兩接觸物體接觸點具有不同速度和(或)方向時的摩擦。滾動摩擦兩接觸物體接觸點的速度之大小和方向相同時的摩擦。自旋摩擦兩接觸物體環(huán)繞其接觸點處的公法線相對旋轉時的摩擦。2.按相對運動的位移特征分類1033.按表面潤滑狀態(tài)分類干摩擦兩表面之間即無潤滑劑又無濕氣的摩擦。邊界摩擦邊界膜隔開相對運動表面時的摩擦。流體摩擦以流體層隔開相對運動表面時的摩擦，即由流體的粘性阻力或流變阻力引起的摩擦?；旌夏Σ涟敫赡Σ梁桶肓黧w摩擦的統(tǒng)稱。3.按表面潤滑狀態(tài)分類1044.斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p分別表示速度、潤滑劑粘度和壓力。4.斯特里貝克Stribeck曲線

不同的摩擦狀態(tài)表105三、摩擦定律——庫侖摩擦定律1.古典摩擦定律(稱為阿蒙頓庫侖定律):（1）摩擦力和載荷成正比，即F=fN。除了在重載荷下實際接觸面積接近表觀面積外，都是正確的?？蛇m用于一般工程實際。但對一些極硬或軟的材料，摩擦力和法向載荷間并不是線性的正比關系。（2）摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無關。有其局限性。一般僅對具有屈服極限的材料如金屬材料是滿足的，不適于彈性和粘彈性材料。當兩表面加工得很光滑、很清潔時，如塊規(guī)，它們之間會出現(xiàn)強烈的分子吸引力，此時摩擦力與接觸面積不成正比。實際上應說成是與名義面積無關而與真實接觸面積有關。三、摩擦定律——庫侖摩擦定律106（3）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。金屬材料基本符合，粘彈性顯著的彈性材料，與滑動速度有關。

在一般情況下是對的，但在近代彈性流體動壓潤滑理論中就不適用。（3）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。不適于粘彈性材料，盡管改材料107當溫度在100度以上時，油很快就被氧化。為摩擦阻力是由機械變形抗力和分子引力的綜合，并非常量，用摩擦二項式定律表示針入度愈小，潤滑脂愈稠，承載能力強，密封性能好；利用摩擦表面形狀和相對運動，使?jié)櫥妥匀划a(chǎn)生油壓，把接觸著的兩個表面分開，這種情況稱為液體動壓潤滑另外，溶解在液體中的氣體也會析出形成氣泡，一旦氣泡運動到高壓區(qū)，高壓大于氣泡壓力，氣泡遭到潰滅，瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫。增加了沖擊，潤滑油膜易破壞，磨損速度急劇增加，致使機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導致意外事故。2．使摩擦表面發(fā)生變化通過一套液壓供油系統(tǒng)，將具有一定壓力的高壓油強行供到摩擦表面的間隙中，使兩相對運動的摩擦表面，在運動之前就被高壓油分隔開，從而保證運動副在承受一定載荷情況下，完全處于液體潤滑狀態(tài)，稱為液體靜壓潤滑。經(jīng)過B點后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速增加，金屬組織發(fā)生變化。τb、σs分別是較軟材料的剪切強度極限（或界面4)閃點和燃點應選用閃點高于工作溫度2030°C的油。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒定論。兩個接觸物體表面在外力（4）摩擦系數(shù)與滑動速度無關。特點是磨損量與時間成正比增加。作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應力較大．由于材料塑性差或潤滑不當，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點，經(jīng)過一段時間，小麻點發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。吸附能力越強，油性越好。磨粒磨損有鑿削式、高應力碾碎式及低應力擦傷式等三種形式。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質量的變化。在載荷繼續(xù)作用下，形成凹坑。在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0. 四、摩擦機理 1．機械理論 2．分子理論 3．分子—機械理論 4．粘著理論 5．能量理論*

當溫度在100度以上時，油很快就被氧化。 四、摩擦機理108滑動摩擦理論

1.機械嚙合學說

摩擦是由表面粗糙不平的凸起之間的機械嚙合作用的結果，解釋了表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象，但無法解釋經(jīng)過精密研磨的潔凈表面的摩擦系數(shù)反而增大的現(xiàn)象。該學說的摩擦系數(shù):

f=Σfi/ΣNi=F/N=tanθ

θ是接觸微凸體的傾斜角。

滑動摩擦理論

1.機械嚙合學說

摩擦是由表面粗1092.分子吸引理論 當兩表面的材料分子接近時，分子之間的吸引作用是產(chǎn)生摩擦阻力的假說，利用分子力與分子之間距離的關系導出了摩擦系數(shù)與接觸面積成正比F=f(N+pAr)

p為分子引力，Ar為真實接觸面積但這結果與試驗結果不一致2.分子吸引理論1103.分子—機械理論克拉蓋爾斯基1939年提出分子機械摩擦理論，認為摩擦阻力是由機械變形抗力和分子引力的綜合，并非常量，用摩擦二項式定律表示f=αAr/N+β如果α=τb，則分子分量與下述的粘著是一致的。金屬的，塑料的β=0.06～0.12β=0.017～0.06。

3.分子—機械理論1114.粘著理論（1）概念在外載荷的作用下，兩表面的微凸體之間的接觸壓力很大，造成接觸點的粘著(冷焊)。當相對滑動時，粘著點被剪斷。如果兩表面的硬度不同，硬的微凸體還會在軟表面上產(chǎn)生犁溝。剪切力與犁溝作用的總和就構成了摩擦阻力:F=Wτb/σsμ=F/W=τb/σs

τb、σs分別是較軟材料的剪切強度極限（或界面剪切強度）和屈服極限。4.粘著理論112(2)粘著理論基本要點摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài):實際接觸面只占名義面積很小部分，接觸點處應力達到受壓屈服極限產(chǎn)生塑性變形后，接觸點的應力不再改變，只能靠擴大接觸面積承受繼續(xù)增加的載荷。滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程:接觸點處于塑性流動狀態(tài)，在摩擦中產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬產(chǎn)生粘著，粘著結點有很強的粘著力，隨后在摩擦力作用下，粘結點被剪切產(chǎn)生滑動。(2)粘著理論基本要點113摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)生在軟材料內部，造成磨損中材料的遷移現(xiàn)象。****兩點說明:(1)上式表明，摩擦力與載荷成正比，與名義接觸面積無關，摩擦系數(shù)決定于較軟材料的力學性質.(2)實驗證明，接觸點上的變形阻力和分子間作用力相比很小，可以忽略不計。τb

是黏結點上分子鍵的剪切強度極限，σs

是材料的受壓屈服極限。摩擦力是粘著效應和犁溝效應產(chǎn)生阻力的總和:粘著結點的剪切常發(fā)114犁溝效應犁溝效應是硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬后，在滑動中推擠軟金屬，產(chǎn)生塑性流動并劃出一條溝槽。犁溝效應的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷磨損中，為主要力量。犁溝效應1156.滑動摩擦機理分析兩相對滑動表面摩擦系數(shù)是微凸體變形、磨粒和微凸體犁溝以及表面粘著綜合作用的結果，可以把摩擦特性和時間的關系分幾個典型階段描述6.滑動摩擦機理分析116

（1）表面被污染，摩擦系數(shù)主要取決于材料組合、表面特性和環(huán)境條件。（2）粘著起作用，摩擦系數(shù)開始上升，如果微凸體斷裂，產(chǎn)生的磨粒將產(chǎn)生犁溝作用，使摩擦系數(shù)升高。（3）滑動表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。（4）進入和離開界面的磨粒數(shù)相等時，摩擦系數(shù)保持不變，即穩(wěn)定摩擦狀態(tài)。（1）表面被污染，摩擦系數(shù)主要取決于材料組合、表面特性和117（5）硬表面的微凸體被逐漸磨平，形成光滑表面，磨粒不能黏附在光滑的表面，犁溝作用減弱。同時微凸體變形也減弱，摩擦系數(shù)有所下降。（6）硬表面的表面粗糙度達到最佳值，軟表面也可能達到同樣光滑，摩擦系數(shù)趨于平穩(wěn)。（7）如果硬表面不是靜止的，而是相對于靜表面運動的，則硬表面將始終是粗糙的，后兩個階段不可能實現(xiàn)。（5）硬表面的微凸體被逐漸磨平，形成光滑表面，磨粒不能黏附在118 五、影響摩擦的因素 1．潤滑條件 在不同的潤滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無潤滑的表面摩擦因數(shù)為0.3～0.5；而在液體動壓潤滑的表面上摩擦因數(shù)為0.001～0.01。 2．表面氧化膜在一般情況下，由于表面氧化膜的塑性和機械強度比金屬材料差，在摩擦過程中，膜先被破壞，金屬表面不易發(fā)生粘著，使摩擦因數(shù)降低，磨損減少。純凈金屬材料的摩擦副不存在表面氧化膜，摩擦因數(shù)都較高。在摩擦表面上涂上銦、鎘、鉛等軟金屬，能有效地降低摩擦因數(shù)