08-09-1摩擦学第一章绪论.ppt

* * 第一章 绪论 摩擦、磨损与润滑 内蒙古科技大学机械工程学院 第一章 绪论 摩擦、磨损和润滑是一个古老的课题，特别是工业革命以后，机器的大量使用对其产生了迫切需求，使其研究和发展进入了一个新的时期。1966年英国的乔斯特（H.Perer.Jost）先生在其著名的报告—“A Report on the Present and Industry‘s Needs”中提出了“摩擦学（Tribology)”这一名词:“相互作用、相对运动表面副的科学及有关技术”，标志着该领域研究的系统化和革命化进展。 摩擦学研究的理论和实践包括设计和计算、润滑材料和润滑方法，摩擦材料和表面状态以及摩擦故障诊断、监测和预报等。世界上使用的能源大约有1／3～1／2消耗于摩擦。 ??? 第一节 摩擦学定义、简史及其研究内容 一、定义： 摩擦学的一般定义是：“关于相对运动中相互作用表面的 科学、技术及有关的实践”。通常也理解为包括摩擦、磨损和 润滑在内的一门跨学科的科学。  v N 二、简史 1、直到15世纪意大利的L.达·芬奇（法国阿蒙顿1699有同样的发现）才开始摩擦学的理论研究。人类对摩擦现象早有认识，如史前人类已知钻木取火。中国在春秋时期已经普遍地应用动物脂肪来润滑车轴。用矿物油作润滑剂最早见于中国西晋张华所著《博物志》。 2、1750年欧拉用?引入静摩擦概念，1785年法国的C.A.de库仑继前人的研究，用机械啮合概念解释于摩擦，提出摩擦理论，并对静摩擦与动摩擦给出区别。后来又有人提出分子吸引理论和静电力学理论。 3、1935年，英国的F.P.鲍登等人开始用材料粘着概念研究干摩擦??。1950年，鲍登提出粘着理论。 4、1886年，英国的雷诺继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理论。20世纪50年代普遍应用电子计算机以后，线接触弹性流体动压润滑理论有所突破。60年代在相继研制出各种表面分析仪的基础上??，磨损研究得以迅速开展。至此综合研究摩擦、润滑和磨损相互关系的条件已初步具备，并逐渐形成摩擦学这一新学科。 1785年库仑对摩擦的解释 库仑对摩擦的解释如图他在1785年用凹凸面说明摩擦面之间的接触，但是他也承认分子力的存在。 库仑测滑动摩擦力的装置 雷尼研究摩擦与压力的实验装置 库仑研究滚动摩擦的装置 库仑测静摩擦的装置 达芬奇手稿中的一页， 描述他对摩擦的研究 阿孟顿的摩擦实验装置 三、研究内容 　　摩擦学研究的对象很广泛，概括说研究摩擦、磨损(包括材料转移)和润滑(包括固体润滑)的原理及其应用。 有以下八方面： 1．?摩擦学现象的作用机理。 2．?材料的摩擦学特性。 3． 摩擦学元件(包括人体人工关节)的特性与设计以及摩擦学失效分析。 4．?摩擦材料。 5．?润滑材料。 6．?摩擦学状态的测试技术与仪器设备。 7．?机器设备摩擦学失效状态的在线检测与监控以及早期预报与诊断。 8 ．摩擦学数据库与知识库。 在机械工程中主要包括： ①动、静摩擦副，如滑动轴承、齿轮传动、螺纹联接等。 ②零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击，如犁铧和水轮机转轮等。 ③机械制造工艺的摩擦学问题，如金属成形加工、切削加工和超精加工等。 ④弹性体摩擦副，如汽车轮胎与路面的摩擦、弹性密封的动力浸漏等。 ⑤特殊工况条件下的摩擦学问题，如宇宙探索中遇到的高真空、低温和离子辐射等，深海作业的高压、腐蚀、润滑剂稀释和防漏密封等。 此外还有： 　　生物中的摩擦学问题，如研究海豚皮肤结构以改进舰只设计，研究人体关节润滑机理以诊治风湿性关节炎，研究人造心脏瓣膜的耐摩寿命以谋求最佳的人工心脏设计方案等。 　　地质学方面的摩擦学问题有地壳运动??、火山爆发和地震??，以及山、海、断层形成等。 　　在音乐和体育以及人们日常生活中也存在大量的摩擦学问题??。摩擦学涉及许多学科??，如物理、化学、材料、机械工程和润滑工程等。随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。 概括几点： 1、摩擦学机理研究 2、各种材料和表面处理工艺的摩擦学特性研究 3、液体润滑剂、固体润滑材料及其摩擦学性能的研究 4、摩擦学测试技术与设备的应用研究以及摩擦、磨损工况监测与故障诊断研究 四、摩擦学研究的基本方法 1、黑箱法 只知其输入值和输出值，但不知其内部结构的系统称为‘ 黑箱 ’。 摩擦学系统黑箱 2、系统辨识方法： 通过对系统输入－输出数据的测量和处理，以建立系统数学模型的方法，即系统辨识方法。 所以黑箱法即用系统辨识方法建立相应的’黑箱数学模型’去解决实际问题的研