第二章 摩擦学概论PPT.ppt

第二章 摩擦学概论;第二章 摩擦学概论;Diagram; 当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象叫做摩擦，这时所产生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一种不可逆过程，其结果必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移，即磨损，磨损会导致表面损坏和材料损耗。润滑是降低摩擦和减少磨损的有效手段。 ; 摩擦学问题中各种因素往往错终复杂，涉及到多门学科，例如流体力学、固体力学、流变学、热物理、应用数学、材料科学、物理化学，以及化学和物理学等内容。因此多学科的综合分析是摩擦学研究的显著特点。 ; 第二章 摩擦学概论; 表面形貌组成： 固体表面的微观几何形状，即形状公差、波纹度和表面粗糙度统称为表面形貌。 ;二、表面结构: 加工后的表??金属表面组成是复杂的，微 观是凹凸不平的微凸体，而且与环境介质 发生相互作用。大致分为5个部分。 污染层：油污、灰尘 吸附层：液体、气体 氧化层：氧化物 ;贝氏层：加工中表面分子层熔化和表面分子层流 动产生的冷硬层，晶粒很细，有利于耐磨。 变形层：机加工过程中形成的变质层。 ;1.接触的本质：两个粗糙表面在载荷作用下相互接触时，最先是两表面上一些较高的微凸体发生接触，这些不连续的微小接触点的变形构成了真实的接触面积。随着载荷的的增加，其它次高微凸体也逐渐发生接触。 2.接触表面的相互作用： （1）分子相互作用，即粘着:接触只在少数较高微凸体上产生，实际接触面积很小，接触点上的应力很大，在接触点处发生塑性流动、粘着或冷焊。金属间的焊合性能将摩擦副分3类：完全焊合(Pb-Cu,Al-Cu)、部分焊合(Zn-Fe,Al-Fe)和有限焊合(Mg-Fe,Ag-Fe)摩擦副。 (2) 机械相互作用：材料不发生粘着而是产生一定的变形和位移以适应相对运动。 ;名义接触面积An： 接触表面的宏观面积，由接触物体的外部尺寸决定。 ;(2)轮廓接触面积Ap： 接触表面被压扁部分形成的面积，即在波纹度的波峰上形成的接触面积。是一种假设接触面积， 大小与载荷和表面几何形状有关，约占名义接触面积的5~15%。;(3) 实际接触面积Ar： 物体真实接触面积的总和，两接触物体通过表面微凸体直接传递界面相互作用，发生变形而产生的微接触面积之和。为名义接触面积的0.01~0.1 %，黑点表示的接触面积。;实际接触面积的部分特性： （1）由于表面粗糙度具有离散性，其接触也同样具有离散性。 （2）实际接触点是由塑性变形和弹性变形共同作用的结果。 （3）实际接触面积随载荷的增大而增大，接触点处的平均面积几乎保持不变。 （4）实际接触面积的增加主要是由于接触点数的增加。;** 对于塑性接触状态，实际接触面积与载荷成正比。 **通常认为实际接触面积与载荷保持线性关系，从理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性状态这一关系才成立，而弹性接触为非线性关系。原因在于理想粗糙表面模型过于简化。 ; 摩擦的定义： 两个接触物体表面在外力 作用下相互接触并作相对 运动或有运动趋势时，在 接触面之间产生的切向运 动阻力称为摩擦力，这种 现象就是摩擦。 ;一 . 摩擦的分类 1. 摩擦按摩擦副运动状态可分为： 静摩擦：两物体表面产生接触，有相对运动趋势但尚未产生相对运动时的摩擦。 动摩擦：两相对运动表面之间的摩擦。 ;2. 按相对运动的位移特征分类： 滑动摩擦：两接触物体接触点具有不同速度和(或)方向时的摩擦。 滚动摩擦：两接触物体接触点的速度之大小和方向相同时的摩擦。 自旋摩擦：两接触物体环绕其接触点处的公法线相对旋转时的摩擦。;3. 按表面润滑状态分类： 干摩擦：两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦。 边界摩擦：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦。 流体摩擦：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦，即由流体的粘性阻力或流变阻力引起的摩擦。 混合摩擦：半干摩擦和半流体摩擦的统称。 ;4.斯特里贝克Stribeck曲线：??? 不同的摩擦状态表现出的摩擦系数不同，Stribeck曲线表现了这些摩擦状态，u、η、p 分别表示速度、润滑剂粘度和压力。 ;三、摩擦定律——库仑摩擦定律 1. 古典摩擦定律 (称为阿蒙顿-库仑定律): （1）摩擦力和载荷成正比，即 F= f N 。除了在重载荷下实际接触面积接近表观面积外，都是正确的。可适用于一般工程实际。但对一些极硬或软的材料，摩擦力和法向载荷间并不是线性的正比关系。 （2）摩擦系数与（名义）接触面积无关。有其局限性。一般仅对具有屈服极限的材料如金属材料是满足的，不适于弹性和粘弹性材料。当两表面加工得很光滑