摩擦学基础知识ppt课件.ppt

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1、摩擦学基础知识摩擦最简单的定义：“两个接触的物体，在相互运动时所发生的阻力”。摩擦的大小用摩擦系数µ表示，µ值等于摩擦力F(切向力)与法向力N(载荷)的比值，即µ=F／N早期，人们认为摩擦系数是一种材料的常数，但近年来，发现它并非材料的属性，而是受润滑条件、固体材料、环境介质、工作参数等一系列因素的影响，能在很大范围内发生变化。摩擦学基础知识摩擦力是指两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动（或具有相对运动趋势）时在接触面间产生的切向运动阻力。摩擦力方向沿接触面的切线方向，与物体间的相对运动或相对运动趋势相反，阻碍物体间的相对运动。摩擦造

2、成大量能耗，世界能源的1/2-1/3消耗在克服摩擦上；摩擦使相对运动的零件表面发生磨损，导致配合间隙增大，影响机器的精度、寿命和可靠性。摩擦使摩擦副工作温度升高，将发生咬死；或过热使润滑剂失效，加剧磨损。摩擦学基础知识降低摩擦、减少磨损的措施：用滚动摩擦代替滑动摩擦，以润滑或固体润滑代替干摩擦，以减摩合金代替一般金属等。摩擦的好处？摩擦带来的有效应用？摩擦的益处：如摩擦传动，离合器，制动器，火车和汽车的驱动轮，螺栓和螺母之间的摩擦紧固等。4摩擦学基础知识一、摩擦的分类(一)按摩擦副的运动状态分（1）静摩擦：一个物体沿着另一个物体表面有相对运

3、动趋势但无相对运动时产生的摩擦。静摩擦力大小随作用于物体上的外力而变化。当外力克服最大静摩擦力时，物体才开始宏观运动。（2）动摩擦：一个物体沿着另一个物体表面有宏观相对运动时接触表面间的摩擦。这时的摩擦力就是动摩擦力。请依次举出静摩擦和动摩擦的实例5摩擦学基础知识一、摩擦的分类(二)按摩擦副的运动方式分（1）滑动摩擦：两物体接触表面作相对运动（或具有相对滑动趋势）的摩擦。（2）滚动摩擦：一物体在力矩作用下沿着另一个物体表面滚动时接触表面间的摩擦。6摩擦学基础知识(三)按摩擦副的表面润滑状况分(1)无润滑摩擦(干摩擦)这种摩擦常用于制动器、摩

4、擦传动和纺织、食品、化工机械的部件(从污染或安全考虑，不允许使用润滑剂)，以及在高温下工作的机械部件。这种摩擦具有分子和机械的特性，即在实际接触面积上作用着分子引力，其作用距离比晶格中原子间距大几十倍，并随温度上升而增加。分子引力可以引起局部的粘着，粘着力与实际接触面积成正比，施加的载荷通过实际接触面积影响粘着力的大小。7摩擦学基础知识分子力都垂直于表面．在表面发生切向位移时不会作功。但由于发生了粘着，切向位移会引起材料的变形，要消耗一定能量，即必须施加较大的切向力，才能造成位移。因此，摩擦力F决定于分子的和机械的作用：F=a·Ar+b·P

5、式中：a为摩擦力分子作用分量的平均强度，Ar为实际接触面积，b为反映摩擦力机械作用分量的系数，P为载荷。8摩擦学基础知识摩擦系数µ=F／P，F=a·Ar+b·P所以µ=a·Ar/P+b这个表达式对无润滑和有润滑的摩擦都适用。在摩擦力中，机械作用分量(由塑性变形所引起)一般比较小，占百分之几。摩擦系数主要由分子作用分量决定。如果在金属表面存在氧化膜、水分或污染物，它们之间的分子引力比清洁金属表面会成百倍下降，使摩擦系数显著降低。9摩擦学基础知识(2)边界润滑摩擦在边界润滑状态，两接触表面被一层很薄的油膜隔开(可从一个分子层到0.1µm)。这个

6、边界层或边界膜可使摩擦力降低2—10倍，使表面磨损显著减少。（所有油类都能在金属表面上吸附。但吸附膜的强度决定于其中是否存在活性分子，以及它们的数量和特性。虽然一般矿物油由非活性的碳氢化合物组成，但除去超纯的矿物油外，其中总会含有一些有机酸、树脂或其它表面活性物质。因此，几乎所有润滑油都能在金属表面形成小于0.1µm厚、准晶态的、并与表面有一定结合强度的边界膜.）10摩擦学基础知识(2)边界润滑摩擦在载荷作用下，实际接触表面会发生弹塑性变形而使微凸体互相挤入，滑动的阻力来自边界膜的剪切和互相挤入微凸体“耕犁”作用的抗力。此外，在某些遭受最大

7、塑性变形，或产生局部高温的接触点上，可能引起边界膜的破坏，导致金属的直接接触，增加滑动的阻力。11摩擦学基础知识边界膜必须具有较高抗压强度和较低剪切强度，才能起润滑作用。可采用石墨、MoS2和软金属作为固体润滑膜。软金属常用材料是铅、锡、铟等，它们都具有很低的剪切强度。12思考题：请从晶体结构的角度解释具有固体润滑特性的原因？13摩擦学基础知识石墨、MoS2都具有六方结构，沿c轴的晶格常数均大于a轴，因此层与层原子间结合强度低于层内原子间结合强度，层与层之间剪切强度较弱。具有层状结构的常用固体润滑材料14摩擦学基础知识(3)流体润滑摩擦流体

8、润滑的特点是摩擦表面完全被油膜隔开，靠油膜的压力平衡外载荷，油膜厚度越大，固体表面对远离它的油分子影响越小。在流体润滑中，摩擦阻力决定于润滑油的内摩擦(粘度)。这种摩擦条件具有最