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第三章摩擦理论（打印）3 摩擦理论Friction Mechanism主要内容：1.摩擦的特点和作⽤2. 摩擦类型3. 基本摩擦理论4．影响摩擦因素3.1摩擦的特点和作⽤Friction Characteristics and Effects3.1.1摩擦的特点摩擦的作⽤也像摩擦对⾃然界⼀样重要。
⽆论利弊，始终存在。
例如，在⾦属成形过程中，⼀⽅⾯⼯件与⼯模具表⾯不可能绝对光滑，在两接触⾯存在外摩擦；另⽅⾯由于⼯件发⽣塑性变形，⾦属质点间产⽣相对运动，即存在内摩擦。
因此，摩擦不可避免始终存在于成形过程中。
接触表⾯发⽣相对运动产⽣阻碍接触表⾯⾦属质点流动的摩擦，称之为外摩擦。
其阻⼒叫摩擦阻⼒或摩擦⼒，摩擦⼒⽅向与运动⽅向相反。
⽽如果摩擦副⼀⽅（如⼯件）发⽣塑性变形，⾦属内部质点产⽣相对运动引起的摩擦，叫内摩擦。
内摩擦是⾦属内部质点强迫运动的直接结果。
这些分⼦或原⼦在相互吸引⼒和排斥⼒作⽤下达到平衡状态，排列紧密；⼀旦发⽣塑性变形，这种平衡状态被打破，⾦属内部质点发⽣相对运动时产⽣内摩擦，并表现为内部发热。
不过迄今为⽌，对⾦属材料的内摩擦研究尚不完全，因此，材料成形中所论述的摩擦是指⼯模具与⼯件之间的外摩擦⽽⾔。
⾦属塑性变形过程中的摩擦与⼀般机械运动（弹性变形）的摩擦相⽐，在接触材料、表⾯膜等⽅⾯有相同之处，所以，两者同样应遵循⼀般摩擦理论和规律，但是，两者⼜有差别，⾦属塑性变形过程中的摩擦与弹性变形具有以下特点：（1）内外摩擦同时存在由于⾦属发⽣塑性变形，所以内外摩擦同时存在，相互作⽤，⽽机械运动中只有外摩擦存在。
内摩擦的表现形式是产⽣变形热。
（2）接触压⼒⾼⾦属材料变形时，接触⾯承受较⾼的接触压⼒。
热变形时，接触单位压⼒达50MPa～500MPa。
冷变形时可达500～2500MPa。
⽽运转机械中, ⼀般重荷轴承所受压⼒也不过是20MPa～50MPa。
（3）影响摩擦的因素众多接触摩擦应⼒是变形区内⾦属所处应⼒状态，变形⼏何参数以及外界成形⼯艺条件（温度、速度、变形程度及变形⽅式等）的函数。
摩擦学表面摩擦和粘性摩擦摩擦学：表面摩擦和粘性摩擦摩擦作为物体之间的相互作用力之一，在日常生活中无处不在。
它不仅影响着机械装置的性能，也在我们的运动中起到重要的作用。
本篇文章将对摩擦的不同类型进行探讨，着重介绍表面摩擦和粘性摩擦的特点及应用。
一、表面摩擦表面摩擦是指两个物体接触表面之间的摩擦力。
它是由于两个物体表面的不平滑性和接触面积对力的传递造成的。
表面摩擦可以分为静摩擦和动摩擦。
1. 静摩擦静摩擦是指物体在没有相对运动时所受的摩擦力。
它的大小与物体之间的垂直压力以及物体表面的粗糙度有关。
当我们试图拉开两个紧密堆叠的书本时，由于静摩擦的作用，书本往往很难分离。
这是因为两个书本表面的微小凸起和凹陷之间产生的摩擦力比我们所施加的力要大。
2. 动摩擦动摩擦是指物体在相对运动时所受的摩擦力。
与静摩擦相比，动摩擦往往较小。
当我们用力将物体推动时，动摩擦会抵消部分作用在物体上的力，使得物体的运动速度较慢。
汽车轮胎和道路之间的摩擦力就是一种实际应用中的动摩擦。
合理控制动摩擦可以帮助我们安全驾驶，防止车辆打滑。
二、粘性摩擦粘性摩擦是指物体在相对运动时，在介质中的阻力产生的摩擦力。
其中介质可以是液体或气体。
相比于表面摩擦，粘性摩擦是由于物体与介质之间的黏性造成的。
1. 液体粘性摩擦液体粘性摩擦是指物体在液体介质中相对运动时受到的阻力。
例如，当我们将手指伸入水中快速移动时，我们可以感觉到液体对手指的阻力。
这种阻力是由于液体分子与手指表面分子间的相互作用力造成的。
液体粘性摩擦在管道输送、风洞试验等领域具有广泛应用。
2. 气体粘性摩擦气体粘性摩擦是指物体在气体介质中相对运动时受到的阻力。
相比于液体粘性摩擦，气体粘性摩擦较小，因为气体分子间的相互作用力较弱。
然而，在高速运动或高温条件下，气体粘性摩擦也会产生一定的影响。
航空航天领域中的空气动力学研究就需要考虑气体粘性摩擦的影响。
结语摩擦作为一种力的体现，对于物体的运动和工程设计至关重要。
摩擦学与表面技术研究第一章概论摩擦学与表面技术是机械设计与制造中非常重要的一个领域。
摩擦学研究了物体间的摩擦、磨损及润滑等现象，而表面技术则探讨了如何通过表面工艺的改变来提高材料的性能。
在机械制造中，这两个方面的研究对于提高机件效率、延长机器寿命、节约能源等方面有着至关重要的作用。
在本文中，我们将分别介绍摩擦学和表面技术的相关知识。
第二章摩擦学摩擦学是研究两个物体接触后互相阻碍相对运动，并伴随着能量的损失的现象及其机制。
摩擦学主要包括三个方面：实验摩擦学、理论摩擦学和应用摩擦学。
实验摩擦学是通过实验手段来研究摩擦学现象的一门学科。
实验摩擦学经常需要进行的试验包括摩擦系数测定、磨损实验、润滑实验等。
在试验摩擦学中，科学家们研究了很多现象，如摩擦系数的变化规律、表面形貌的影响、润滑膜的形成及断裂等。
这些实验研究为发展理论摩擦学打下了坚实的基础。
理论摩擦学是指通过数学和物理方法来研究摩擦学现象的一门学科。
理论摩擦学可以分为微观和宏观两个方面。
微观理论摩擦学主要研究物体表面的原子层级接触和摩擦机理，包括材料的力学性质、表面电荷的分布、几何形态等。
而宏观理论摩擦学则侧重于宏观力学现象的研究，如不同材料之间的摩擦现象、低温下的摩擦等。
应用摩擦学是通过理论和实验研究来解决实际工程问题的应用研究。
应用摩擦学涉及的范围很广，如机械制造、摩擦密封、磨料磨损、润滑和摩擦材料等。
应用摩擦学在实际中有着广泛的应用，提高了机械制造的效率和质量。
第三章表面技术表面技术是指通过表面工艺对材料表面进行改进的一门学科。
表面技术的目的是改善材料表面功能，提高其机械性能和化学性能，从而满足不同的工程需求。
表面技术包括表面涂层、表面改性和表面管理。
表面涂层是指在材料表面形成一层功能涂层，以提高材料的性能。
表面涂层可以是金属涂层、陶瓷涂层或者有机涂层等。
例如，通过表面涂层可以增加零件的抗磨损性、耐腐蚀性和防护性等。
表面改性是指通过物理或化学方法改变材料表面的物理结构和化学成分，以提高材料的性能。
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。
摩擦学的研究与应用第一章摩擦学的基础概念摩擦学是机械工程的一个分支学科，研究物体之间相互作用力的特性和规律。
在现代工业生产和日常生活中，摩擦是不可避免的。
因此，理解和控制摩擦成为降低能量损失、提高机械效率和稳定性的关键。
摩擦可分为干摩擦、润滑摩擦和粘着摩擦三种。
干摩擦是指在无润滑条件下的摩擦，物体表面间直接相互接触而产生的摩擦力。
润滑摩擦则是在物体表面间插入合适的润滑剂，以使物体表面间接触，减小摩擦力的一种摩擦。
粘着摩擦则是指物体表面间出现的一种间接摩擦，例如吸附、化学反应过程等。
第二章摩擦学的研究方法摩擦学的研究方法主要有试验研究和理论研究两种。
试验研究是对不同材质、不同接触条件下作用力、摩擦力、表面变形、表面磨损等进行实验测量，从而研究摩擦学规律。
而理论研究则是采用数学模型，通过对摩擦力、表面变形、表面磨损等进行分析、推导，从而探究摩擦过程的本质规律。
常用的摩擦试验仪器有摩擦副试验机、转动摩擦试验机等。
然而，由于摩擦过程十分复杂，无法通过单一的试验方法完全揭示其规律。
因此，研究摩擦学必须综合应用多种试验方法，如红外光谱、电子显微镜、原子力显微镜等。
第三章摩擦学的应用摩擦学在生产和日常生活中有广泛的应用。
在工业生产中，研究摩擦学规律是提高机械制造工艺和产品质量的重要手段。
例如，在汽车工业中，人们通过涂覆表面润滑剂或使用液压升降器、减震器等装置，有效地降低了摩擦力、延长了试验机器的寿命。
在机械加工过程中，更是广泛应用于干式切削、高速切削、摩托车启动器、机械密封等领域。
此外，摩擦学还被应用于运动学领域。
在竞技运动中，摩擦与运动员体能、运动装备的接触有着密切的关系。
例如，针对冰上运动的摩擦力学研究，在保持足够附着力的同时减小空气阻力，从而提高滑行轨迹和速度。
总之，摩擦学作为一门交叉性强的学科，对于提高生产效率、保障生活安全、提升机械性能等领域都有着重要的意义。
