Q 朝气篷物的麝孫学 +却斗写器件研都 耿物
专用材料与器件研究部 耿 哲
人类与摩擦 T 人类自诞生之日起,摩擦始终伴随着人类的活动。 2战夏里卫里 典 CHEEHHEENEt 复原的西周马车 利用摩擦生热 古埃及人使用水作涧谞剂 滚动”战胜“滑 钻木取火 搬运石像 动 车轮的发明 利用齿轮传动的 用于張压谷物制成粉浆或去皮的使用了径向轴承和 记里鼓车 石磨和石碾子 止推轴承的风车 Tribology- the science of friction, wear lubrication
人类自诞生之日起，摩擦始终伴随着人类的活动。 人类与摩擦 利用摩擦生热 钻木取火 古埃及人使用水作润滑剂 搬运石像 利用齿轮传动的 记里鼓车 “滚动”战胜“滑 动”——车轮的发明 和使用 水 复原的西周马车 石 像 用于碾压谷物制成粉浆或去皮的 石磨和石碾子 使用了径向轴承和 止推轴承的风车
人类与摩擦 T 瓦特改良蒸流机,开始工北 石油的加工利用开启了 革命,摩擦学获得新的发畏 矿物涧滑油称霸的肘代 当今社会遇到的摩擦学问题 航天器的 航空发动机水电站水轮机 高速列车轮轨 固体涧谞 的摩擦磨损 叶片的冲蚀 的接触疲芳 Tribology- the science of friction, wear lubrication
瓦特改良蒸汽机，开始工业 革命，摩擦学获得新的发展 当今社会遇到的摩擦学问题 航空发动机 的摩擦磨损 水电站水轮机 叶片的冲蚀 航天器的 固体润滑 高速列车轮轨 的接触疲劳 …… 石油的加工利用开启了 矿物润滑油称霸的时代 人类与摩擦
摩擦的早期实验研宪 T 做了一系列摩擦、磨损和润滑实验,设计轴承,并 首次定义摩擦系数。 列奥纳多达芬奇 机 Leonardo da vinci 测量平面和斜面 研究表面接触面积滚柱和半轴承上的 (1452-1519) 上的摩擦力 对摩擦力的影响 摩擦力矩 最早对摩擦现象 提出摩擦粘附概念。 作定量研究。 阿蒙顿 G Amontons 德萨居利斯 (1663-1705) 计算作水平运动 Desaguliers 所需的力的装置 (1683-174 铅的粘附作用实验 Tribology- the science of friction, wear lubrication
摩擦的早期实验研究 列奥纳多·达·芬奇 Leonardo Da Vinci (1452-1519) 阿蒙顿 G. Amontons (1663-1705) 德萨居利斯 Desaguliers (1683-1744) 测量平面和斜面 上的摩擦力 研究表面接触面积 对摩擦力的影响 滚柱和半轴承上的 摩擦力矩 最早对摩擦现象 作定量研究。 提出摩擦粘附概念。 做了一系列摩擦、磨损和润滑实验，设计轴承，并 首次定义摩擦系数。 计算作水平运动 所需的力的装置 铅的粘附作用实验
摩擦的早期实验研宪 T 从静摩擦研究扩大到动摩擦研究,引入μ作为摩擦 系数符号,导出卩=tan,a为斜面与水平面的夹角。 左图为研究斜面上物体运动的示意图 欧拉 Euler (1707-1783) 库仑的实验工作分析全面、操作精确、观测仔 细、记录严格,是实验研究客观规律的典范, 并第一个用实验研究了滚动摩擦。 库仑 Coulomb (1736-1806) 测谞动摩擦力的装置 研究滚动摩擦的装置 Tribology- the science of friction, wear lubrication
库仑 Coulomb (1736-1806) 欧拉 Euler (1707-1783) 从静摩擦研究扩大到动摩擦研究，引入μ作为摩擦 系数符号，导出μ=tanα，α为斜面与水平面的夹角。 左图为研究斜面上物体运动的示意图 库仑的实验工作分析全面、操作精确、观测仔 细、记录严格，是实验研究客观规律的典范， 并第一个用实验研究了滚动摩擦。 测滑动摩擦力的装置 研究滚动摩擦的装置 摩擦的早期实验研究
古典摩擦定律 T 摩擦的早期实验研究得出了“古典摩擦定律” 1摩擦力与法向载荷成正比; 2摩擦力与物体大小无关; 3滑动摩擦力与滑动速度无关; 4静摩擦力总是大于动摩擦力。 大家对上述摩擦定律都很熟悉,因为中学物理教材都会提到 上述内容,还会给出一张物体之间的摩擦系数表格。但是上 述摩擦定律却是不严密的。它存在局限性,原因是滑动摩擦 系数不是恒定的,它受到表面膜、材料参数、润滑条件、温 度、滑动速度、载荷等因素的影响。 Tribology- the science of friction, wear lubrication
古典摩擦定律 摩擦的早期实验研究得出了“古典摩擦定律” ： 1 摩擦力与法向载荷成正比； 2 摩擦力与物体大小无关； 3 滑动摩擦力与滑动速度无关； 4 静摩擦力总是大于动摩擦力。 大家对上述摩擦定律都很熟悉，因为中学物理教材都会提到 上述内容，还会给出一张物体之间的摩擦系数表格。但是上 述摩擦定律却是不严密的。它存在局限性，原因是滑动摩擦 系数不是恒定的，它受到表面膜、材料参数、润滑条件、温 度、滑动速度、载荷等因素的影响
摩擦的起因宪竟是什么 T 从达·芬奇对摩擦的研究至今,科学家们对于摩擦原因的解释 提出了各种理论,主要有: 机械啮合学说—认为摩擦是由摩擦是由表面粗糙的凹凸不平引起的。 分子学说——分子(原子被迫进入彼此的引力场而又被分开时消耗能量。 分子机械理论——统一分子和机械两种学说。 焊合、剪切、犁削理论—一金属与金属紧密接触区出现“冷焊”,需外加剪 切力将这些接点剪断;硬表面的微凸体会犁削软材料,二者合计构成摩擦力 能量理论——认为在金属的摩擦中,主要能量都消耗在塑性变形过程中。 但是影响摩擦的因素相当复杂,现有的学说仍无法完整和圆满 地将摩擦的物理机制说清楚。 Tribology- the science of friction, wear lubrication
摩擦的起因究竟是什么 机械啮合学说——认为摩擦是由摩擦是由表面粗糙的凹凸不平引起的。 分子学说——分子(原子)被迫进入彼此的引力场而又被分开时消耗能量。 分子机械理论——统一分子和机械两种学说。 焊合、剪切、犁削理论——金属与金属紧密接触区出现“冷焊”，需外加剪 切力将这些接点剪断；硬表面的微凸体会犁削软材料，二者合计构成摩擦力。 能量理论——认为在金属的摩擦中，主要能量都消耗在塑性变形过程中。 从达·芬奇对摩擦的研究至今，科学家们对于摩擦原因的解释 提出了各种理论，主要有： 但是影响摩擦的因素相当复杂，现有的学说仍无法完整和圆满 地将摩擦的物理机制说清楚。 ……
什么是摩擦学 T 1966年,英国教育科研部关于摩擦学教育和科研的报告(Jost报 告)正式提出“摩擦学”概念。 摩擦学( Tribology)定义: 摩擦学是研究做相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践 的一门科学技术。 摩擦学包括摩擦、磨损和润滑等研究领域。 那什么是摩擦、磨损和润滑呢?α?3 Tribology- the science of friction, wear lubrication
摩擦学是研究做相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践 的一门科学技术。 那什么是摩擦、磨损和润滑呢？ 什么是摩擦学 1966年，英国教育科研部关于摩擦学教育和科研的报告（Jost报 告）正式提出“摩擦学”概念。 摩擦学（Tribology）定义： 摩擦学包括摩擦、磨损和润滑等研究领域
什么是摩擦学 T 摩擦在外力作用下物体相互接触表面之间发生切向相对运动或有运动趋势时 出现阻碍该运动行为并且伴随着能量损耗的现象和过程。 生活中的摩擦与我们形影不离 早晨我们醒来,眼皮和眼球完成全天的第一个摩擦。随后的穿衣、走路 刷牙、洗脸、吃饭都需要摩擦 圆 鞋底纹路的设计萝闓 需考唐止滑性能≌圆量 摩擦传动打绳结需要摩榇体育中的摩擦不胜枚举孩乐器需摩擦发 有趣的问题摩擦系数低,材料磨损就轻吗? 出美妙的音乐 摩擦糸数的影响因素很多,而磨损的成因也很复杂,这些因素对摩擦糸数和 磨损的影响是不同的。例如在涧谞条件下工作的工件,摩擦糸教低,但材料 表面因疲芬仍会发生磨损;再如高温条件下,某些材料表面生成软质疏松的 氣化膜,使摩擦糸数降低,但它们易被去除而使材料磨损严重。 Tribology- the science of friction, wear lubrication
在外力作用下物体相互接触表面之间发生切向相对运动或有运动趋势时 出现阻碍该运动行为并且伴随着能量损耗的现象和过程。 有趣的问题 摩擦系数的影响因素很多, 而磨损的成因也很复杂, 这些因素对摩擦系数和 磨损的影响是不同的。例如在润滑条件下工作的工件, 摩擦系数低, 但材料 表面因疲劳仍会发生磨损；再如高温条件下, 某些材料表面生成软质疏松的 氧化膜, 使摩擦系数降低, 但它们易被去除而使材料磨损严重。 生活中的摩擦与我们形影不离 早晨我们醒来，眼皮和眼球完成全天的第一个摩擦。随后的穿衣、走路、 刷牙、洗脸、吃饭都需要摩擦。 鞋底纹路的设计 需考虑止滑性能 摩擦传动 弦乐器需摩擦发 出美妙的音乐 体育中的摩擦不胜枚举 什么是摩擦学 摩擦 打绳结需要摩擦 摩擦系数低，材料磨损就轻吗？
什么是摩擦学 T 磨损由于摩擦造成相互接触表面损伤、变形或表层材料逐渐流失的现象和过程。 磨损不像摩擦那咩样具有简单的定律。 按磨损机理,将磨损类型分为碳类:磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动 磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。 磨损表面形貌千变万化 磨粒磨损 粘看磨损 疲券磨损 微动磨损 沖蚀磨损 有趣的问题材料硬度越高,磨损越轻吗? 材料耐磨性和硬度、屈服强度等常规力学性能不同,宅不是材料的固有 属性,而受使用工况条件、材料本身性能及相互作用等因素的影响。因 此单凭硬度很难判断材料的磨损就轻。 Tribology- the science of friction, wear lubrication
磨损 有趣的问题 材料耐磨性和硬度、屈服强度等常规力学性能不同，它不是材料的固有 属性，而受使用工况条件、材料本身性能及相互作用等因素的影响。因 此单凭硬度很难判断材料的磨损就轻。 磨损表面形貌千变万化 按磨损机理，将磨损类型分为6类：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动 磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。 磨损不像摩擦那样具有简单的定律。 磨粒磨损 粘着磨损 疲劳磨损 微动磨损 冲蚀磨损 什么是摩擦学 由于摩擦造成相互接触表面损伤、变形或表层材料逐渐流失的现象和过程。 材料硬度越高，磨损越轻吗？
