粘着理论认为：
➢摩擦表面处于塑性接触的状态； ➢滑动摩擦是粘着与滑动交替发生的跃动过程； ➢摩擦力是粘着效应和犁沟效应产生机械设阻计第力二章的摩擦磨总损润和滑 。
在简单粘着理论中摩擦系数 f 的表达式则为：
简单粘着理论由于在分析实际接触面积时只考虑受压 屈服极限，而在计算摩擦力时又只考虑剪切强度极限， 没有考虑由法向载荷产生的压应力及由切向力产生的切 应力的联合作用，因此得出的滑动摩擦系数与实测结果 有很大的出入，为此，Bowden等人于1964年又提出了一 种更切合实际的修正粘着理论。可参考有关资料。
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外摩擦
静摩擦 动摩擦
动摩擦 干摩擦
滑动摩擦 滚动摩擦
表面摩擦状态 （润滑状态）

边界摩擦（边界润滑）
液体摩擦（液体润滑） 混合摩擦（混合润滑）
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一、干摩擦
是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金 属接触时的摩擦。
在机械设计中，通常将两接触表面没有人 为引入润滑剂的摩擦当作干摩擦。
三、减轻磨损的途径
⑴正确选择摩擦副的材料 ⑵采用合适的润滑方式和润滑剂
(静压液体润滑与动压液体润滑、添加剂)
⑶采用表面耐磨处理
（提高表面硬度、表面喷丸）
⑷在结构设计中要考虑耐磨问题 ⑸正确使用和维护
（润滑油过滤、密封防尘、定期保养）
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第五节 润滑剂
润滑： 向承载的两摩擦表面间引入润滑剂，
2、分子作用理论
认为分子间电荷力所产生的能量损耗是摩擦 的起因，摩擦力是由摩擦表面分子间的相互吸引 力形成的。
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4、分子—机械理论（摩擦二项式定律）
认为滑动摩擦是克服表面微凸体的机械啮合和分 子吸引力的过程，因而摩擦力就是接触面积上的分子 和机械作用所产生的阻力总和。
其摩擦系数的表达式为：
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三、液体摩擦（液体润滑）
当摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面 完全隔开，即形成了完全的液体摩擦。这时，润滑剂 中的分子已大都不受金属表面吸附作用的支配而自由 移动，摩擦只发生在液体内部的分子之间，所以摩擦 系数极小，大约 f = 0.001 0.008，而且不会有粘着磨 损产生，是理想的摩擦状态。
液体摩擦动画
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四、混合摩擦（混合润滑）
当摩擦表面间处于边界摩擦和液体摩擦的混合状 态时称为混合摩擦。在一定条件下，混合摩擦能有效 地降低摩擦阻力，其摩擦系数要比边界摩擦时小得多， 大约 f = 0.01 0.08，但因仍有金属的直接接触，所以 不可避免地仍有磨损存在。
混合摩擦动画
形成润滑膜。
润滑的作用：
减小摩擦，减轻磨损
传递动力
缓冲吸振、减震
散热
密封
清除污染
防锈
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一、润滑剂的分类
润滑剂的种类：
固体（石墨、二硫化钼、尼龙等） 半固体（各种润滑脂） 液体（各种润滑油、水、液态金属等） 气体（空气、氦气、氮气等）
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二、润滑剂的主要质量指标
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干摩擦理论（表面接触数学模型）：
鉴于古典摩擦理论的局限性，人们进一步研究有 关摩擦的机理，并形成了很多干摩擦理论：
机械啮合理论 分子作用理论 粘着摩擦理论 分子—机械理论 等… …
库仑理论 能量理论 犁沟理论
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1、机械啮合理论
认为摩擦起源于表面粗糙度，摩擦力是表 面微凸体机械啮合力的总和。滑动摩擦中能量 损耗于微凸体的相互啮合、碰撞以及弹性变形。
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表面粗糙度对材料表面性质影响最大，通常用轮廓算 术平均偏差Ra值的大小来度量金属表面的粗糙程度。
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2、表面组成 金属表面的组成指表层结构和其物理化学机械性质。 金属表面在切
削加工过程中表 层组织结构将发 生变化，使表 面由若干层次构 成，典型的金属 表面结构如图所 示。
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二、边界摩擦（边界润滑）
指两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩 擦性质与液体的黏度无关，只与边界膜和表面的吸附 性质有关。
单层分子边界膜模型 边界润滑动画
单层分子边界膜摩擦
虽然边界润滑不能完全避免金属间的直接接触，但可 以大大地减小摩擦力，一般摩擦系数 f = 0.1 左右。
表面形貌
指金属表面几何特征的 详细图形
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表面形貌中的三个主要参量(表征)：
➢表面粗糙度 指细密空间的不规则性
跳动，反映的是金属表面微 观几何形状误差。它体现了 表面加工方法的固有特性。
➢表面波度 指较大空间内周期性出现的不规则性波 动。往往是因为机床刀具或工件振动的结果。
➢形状误差 实际表面形状偏离名义表面形状的偏差。 在表面形貌分析中，通常是不考虑的。
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第三节 摩擦
在外力作用下，相互接触的两个物体作相对运动 或有相对运动的趋势时，其接触表面上就会产生抵抗 滑动的阻力，这一现象叫做摩擦，这时所产生的阻力 叫做摩擦力。
摩擦可分为两大类：一类是发生在物质内部，阻碍 分子间相对运动的内摩擦；另一类是在物体接触表面上 产生的阻碍其相对运动的外摩擦。
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黏度的度量
如动力黏度、 运动黏度υν、 恩氏黏度˚Et等。
动力黏度
在国际单位制中，动力黏度的单位是 Ns/m2 （即，Pas 单位名称为帕秒）
在厘米克秒制中，动力黏度的单位是 dyns/cm2 （即 P，单位名称为泊）
其物理意义是：流体中相距1cm、面积各为1cm2的 两流层，彼此以1cm/s的速度相对运动时，其阻力为 1dyn。 泊的百分之一为厘泊（cP）
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运动黏度n
在国际单位制中，运动黏度的单位是 m2/s
在厘米克秒制中，运动黏度的单位是 cm2/s（即，St 斯） 斯的百分之一为厘斯 cSt。
动力黏度与运动黏度ν的关系是：
ν——运动粘度，m2·s-1 μ——动力粘度，Pa·s ρ——密度，kg·m-3
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2020/11/18
机械设计第二章摩擦磨损润滑
第二章 摩擦、磨损及润滑基础知识
第一节 概述
摩擦学:专门研究作相对运动和相互作用两表面间 的摩擦、磨损和润滑问题。是有关摩擦、磨损和 润滑科学的总称。 有用摩擦：利用摩擦传递动力或吸收能量起缓 冲阻尼作用。应采用耐磨材料副。 有害摩擦：造成能量损耗、效率降低、温度升 高、表面磨损。应采用减摩材料和减摩措施。
干摩擦时，摩擦阻力最大，金属间的摩擦 系数
f = 0.15 ~ 1.5。
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古典摩擦理论（阿蒙顿，库仑）
摩擦力F 与正压力FN 成正比 F =fFN
摩擦力F 与表面名义接触面积的大小无关 F静 > F动，且 F动 与 v 无关
古典摩擦理论有一定的局限性，例如，法向力很大 的时候，实际接触面积接近名义接触面积，摩擦力和 法向力就不再成线性关系。
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表面吸附膜——决定金属表面的润滑特性（边界润滑） （边界膜） 表面氧化膜——决定金属表面的摩擦磨损特性 变形层和贝氏层——决定金属表面强度
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二、表面接触 研究两金属表面的摩擦磨损过程时，首先是了解它
们之间的接触状况。一般经过机械加工的金属表面， 都有一定的粗糙度。
磨损是摩擦的必然结果，在失效的机械零件中，大 约有80% 是由于各种形式的磨损造成的。 润滑是改善表面摩擦状态、减缓磨损最有效的方法。
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第二节 表面性质及表面接触
一、表面性质 金属表面性质主要包括两方面的内容：表面形貌
和表面组成。 1、表面形貌
在工程中使用的金属表面，都不是理想的光滑表 面，尽管宏观上看上去大都很光滑，但微观上看，实 际表面凹凸不平。
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边界膜按形成的机理，分为吸附膜（物理吸附膜 和化学吸附膜）和反应膜。
润滑剂中脂肪酸的极性分子牢固地吸附在金属表 面上，就形成物理吸附膜。
润滑剂中分子受化学键力作用而吸附在金属表面 上，就形成化学吸附膜。
反应膜是当润滑剂中含有以原子形式存在的硫、 氯、磷时，它们与金属表面进行化学反应而生成的薄 膜。这种反应膜与金属表面接合牢固，强度高，熔点 高，比前两种膜都更稳定，可在十分苛刻的条件下保 护金属表面不发生粘着。
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3. 表面疲劳磨损（点蚀） 机 理： 表面接触疲劳或硬化层剥落。 发生场合： 交变载荷和油楔作用下。
4. 腐蚀磨损 机 理： 氧化、气蚀、化学腐蚀等。 发生场合： 有腐蚀性的氛围下相对运动。
微动磨损 机理： 微量相对滑动 发生场合：微量振动接触表面
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从磨损过程的变化来看，为了提高零件的 使用寿命，在设计或使用机械时，应力求缩短 跑合期，延长稳定磨损期，推迟急剧磨损期的 到来。若设计不当或工作条件恶化，则不能建 立稳定磨损阶段，在短暂的跑合后，就立即进 入急剧磨损阶段，使零件很快损坏，要力求避 免。
一般磨损过程图
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二、磨损的分类
机械零件的磨损，按磨损机理主要分为四种：
1、粘着磨损 机 理： 材料转移。 发生场合： 重载和高速高温下油膜或边界膜破 裂，金属直接接触，硬度不足。 程 度： 轻微磨损、涂抹、擦伤、胶合。
2、 磨粒磨损 机 理： 机械刻划作用。 发生场合： 有较硬杂质产生的场合，如密封不良、 硬表面粗糙度大、润滑油过滤不严等。
在机械设计中，最常用的润滑剂是润滑油和润滑脂。