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第一章 摩擦、磨损和润滑的基本知识 摩擦、磨损和润滑广泛地存在于人们的生产、生活中。摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。它不仅要消耗能量，而且使零件磨损，甚至失效。 研究它，能够减小摩擦，控制和减少磨损，延长机器使用寿命，节约资源和能源，减少环境污染，实现社会的可持续发展。 第一节 摩擦 一 摩擦的定义 1. 定义：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，在接触面间产生切向的运动阻力，叫摩擦力，这种现象叫摩擦。 例如，在机械运动中，发生相对运动的零件或部件（称为运动副），如：轴与轴承、齿轮啮合、活塞与油缸等在相对运动的同时都会发生摩擦，我们称这些运动副为摩擦副。 2. 摩擦的有利作用： 1）摩擦使人能走路，车辆能行使； 2）利用摩擦来传递动力和运动，如：摩擦离合器、制动器、皮带传动等； 3. 摩擦的有害作用： 存在摩擦现象的同时也存在着摩擦力、摩擦热和磨损三个现象。 1）消耗大量的能量，降低了机械效率。如机床的导轨、轴承副、齿轮副等； 2）摩擦副磨损严重，影响机械的正常运转，缩短机械的寿命； 3）产生大量的摩擦热，使机械温度升高，产生热变形、热疲劳、热磨损，从而影响机械的正常运转，引起设备事故。 二 摩擦系统 1. 摩擦系统（Tribosystem）的组成 它由四个基元组成：①一个接触件；②对应接触件（摩擦副）；③上述两者之间的界面和界面上的介质；④环境。如：在普通滑动轴承中，材料副是轴和轴瓦；在内燃机中，材料副是活塞环和气缸壁，或者是凸轮和随动杆；在金属加工中，材料副是刀具和工件。 2. 摩擦过程 摩擦过程发生在两个摩擦件之间的接触面上，它可能是物理过程，物理-化学过程（例如，吸附、解吸过程），或者本质上是化学过程（摩擦化学）。 三 摩擦的分类 摩擦的类型很多，因研究和观察的依据不同，摩擦的分类也不同。 1. 按摩擦发生的部位分类 1）外摩擦 指在两个相互接触的物体表面之间发生的摩擦。它一般所指的摩擦只与接触表面的作用有关，而与内部状态无关。它阻止物体滑动或滚动（静摩擦），抵制物体运动（动摩擦）。 2）内摩擦 指在同一物体内部各个部分之间发生的摩擦。它一般发生在液体或气体之类的流体内，但也可能发生在固体内，如石墨、二硫化钼等固体润滑剂内。它是润滑剂分子之间的摩擦。 2. 按摩擦副的运动状态分类 1）静摩擦 指当物体在外力作用下对另一物体产生微观弹性位移，但尚未发生相对运动时的摩擦。在相对运动即将开始瞬间的静摩擦是最大摩擦，又称极限静摩擦，此时的摩擦系数称为静摩擦系数。 2）动摩擦 指当物体在外力作用下沿另一物体表面相对运动时的摩擦。其摩擦系数称为动摩擦系数。 3. 按摩擦副的运动形式分类 1）滑动摩擦 两接触物体作相对滑动时的摩擦。 2）滚动摩擦 3）自旋摩擦（转动摩擦） 物体沿垂直于接触表面的轴线作自旋运动时的摩擦。 4. 按摩擦副表面的润滑状态分类 1）干摩擦：名义上无润滑剂的摩擦。注：①无润滑剂的摩擦不等于干摩擦，只有既无润滑又无湿气的摩擦才能称为干摩擦；②名义上无润滑，但不是绝对干燥。 2）边界摩擦：相对运动的两表面被极薄的润滑膜隔开，而润滑膜不遵从流体动力学定律，且两表面之间的摩擦磨损不是取决于润滑剂的粘度，而是取决于两表面的特性和润滑剂的性能时的摩擦。 3）流体摩擦：在两物体的摩擦表面被一层连续的流体润滑剂薄膜完全隔开时的摩擦。 4）混合摩擦：在摩擦表面上同时存在着流体摩擦、边界摩擦和干摩擦的混合状态下的摩擦。一般以半干摩擦或半流体摩擦的形式出现。 四 摩擦定律（滑动摩擦） 1. 古典摩擦理论 1）机械咬合理论（库仑摩擦定律） 这种理论认为，摩擦主要是由表面的凹凸形状所造成的，即当两个表面接触时，其凹凸部分互相咬合而形成摩擦。若要使表面滑动，则必须顺着其凸起部分滑动或把这些凸起部分破坏掉，这就是产生摩擦力的原因。 库仑摩擦定律主要内容包括以下几方面： （1）摩擦力的方向与相对运动的方向相反，其大小与接触物体间的法向作用力成正比。即: 式中： —摩擦力； —法向作用力； —摩擦系数。 （2）摩擦力的大小与接触物体间的名义接触面积无关。 （3）摩擦系数的大小取决于材料性质，而与滑