摩擦学读书报告(二)
摩擦学读书报告
摩擦学读书报告流体润滑的历史，方法及其对摩擦学研究的启示一、流体润滑的产生与发展1883年，英国的Tower 教授在测定滑动轴承在各种载荷和转速条件下的摩擦系数时，为给滑动轴承加油（在此之前是将滑动轴承整个浸在油中）开了一个φ10mm 的小孔，但奇怪的是轴承转动起来后竟有油从小孔中冒出。
为防止冒油，用软木塞将小孔塞住，更令人惊奇的是软木塞竟然被顶开。
用压力表测量，压力竟达14个大气压，发现润滑油膜中的压力要比平均压力大得多。
这是第一次发现滑动轴承转动起来后轴承油膜中存在高压（流体压力），但当时仅仅是记录下来。
Petrov 在进行轴承试验时也独立地发现，在轴承与轴颈之间存在著足够厚的油膜，它能将轴颈与轴瓦完全隔离开来；1886年，Reynolds 教授针对Tower 发现的现象经几年的努力用流体力学的理论推导出著名的Reynolds 方程，解释了流体动压形成机理，从而奠定了流体润滑理论研究的基础；1904年，Sommerfeld 求出了无限长圆柱轴承的Reynolds 方程的解析解；1954年，Ocvirk 建立了无限短轴承的解析解，促使流体润滑理论得以应用于工程近似设计；随着电子计算机和数值技术的发展及有限差分、变分、有限元等方法的应用，使得流体润滑理论日趋成熟。
60年代相继建立起EHL(弹性流体动力润滑理论)、TEHL(热弹性流体动力润滑理论)、MEHL(微弹性流体动力润滑理论)、TMEHL(热微弹性流体动力润滑理论)。
二、流体润滑理论的理论基础及分类1、 润滑的分类按表面的润滑状态对摩擦/润滑进行分类可分为干摩擦、边界润滑、流体润滑和混合润滑。
对摩擦表面间的润滑状态的判别，一直是采用T ·E ·Tallian 提出的膜厚比λ为依据的，并认为3〉λ时为流体润滑状态; 1〈λ时为边界润滑状态；31≤≤λ时为混合润滑状态。
膜厚比的表达式为：λ =min h /cph ，其中min h 为按表面流体润滑理论求的的计算最小油膜厚度，cph 为临界最小油膜厚度，主要由表面粗糙度所决定，其实质就是假定界面间为纯净的理想介质，只有表面微凸体对润滑状态发生影响。
2-摩擦学基础知识
F = a· Ar + b· P
式中 ：a 为摩擦力分子作用分量的平均强度，
Ar 为实际接触面积，
b 为反映摩擦力机械作用分量的系数， P 为载荷。
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摩擦学基础知识
摩擦系数 µ = F／P， F = a· Ar + b· P
所以
µ = a· Ar/ P + b
弹性模量
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摩擦学基础知识
三、摩擦系数及其影响因素
（一）摩擦系数与材料参数有关 1．晶体结构 具有密排六方结构的钴，表现出较低的摩擦系数， 当在高温转变成立方结构时，摩擦系数迅速上升。 实验证明 2．晶体的各向异性
uhex<ufcc<ubcc
同一种金属，在不同的晶面和晶向会表现出不同的
摩擦系数，如在真空中钨对钨的摩擦系数在(110)面为 1.33，在(210)面为1.90，在(100)面为3.00。
式中 p为材料的屈服压力,
A为剪切的总面积；S为焊合点的平均剪切强度
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摩擦学基础知识
(三)摩擦的能量理论
固体之间的摩擦是非常复杂的表面物理化学 现象。一些简单的摩擦理论，只能解释局部的个 别的现象，而且多数是单纯从力学角度进行研究， 而没有考虑到摩擦过程中可能产生的各种物理的、 化学的、电学的、热学的等等现象。近年来，发 展了摩擦的能量理论，即从能量平衡的观点综合
验研究，不但肯定Amontons的结论，而且发展了
他的工作。 )
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摩擦学基础知识
(由这些初期研究中得出的摩擦规律，可概括为
以下几个摩擦的基本定律：) 第一定律：摩擦力与两接触体之间的法向载荷成 正比。 F∝P 或 F=µ· P
摩擦学课程报告
高等摩擦学读书报告姓名：***学号：************表面科学或者界面科学的研究对象都是物质体系中由一相向着另一相转变的空间区域。
通常表面与界面的概念难以明确区分，严格的定义应该是：表面是一个凝聚相（固相或者液相）与一个气相或者真空构成的空间区域；而界面则是两个凝聚相（固相与固相、固相与液相、液相与液相）之间的空间区域。
由此可知，在西安市中存在的绝大多数表面通常都是固体或者液体与气体构成的界面，它是一种特定的界面，这样界可以采用界面一词来统称界面和表面。
界面世界上是具有一定厚度的空间区域，即界面层。
整个体系的固有性能在界面层中由一相按一定规律转变成另一相，所以界面层是固有性能变化的过度区。
它的结构和性能都很复杂，而且依照空间位置的不同而变化。
界面稳定存在的必要条件是需要具有一定数量的界面自由能，通过外界对它做功输入能量就可以使界面扩大，反之，如果界面不具有一定数量的自由能，就不可能有稳定的界面存在。
事实上，摩擦学属于表面科学范畴，只是研究对象聚局限于研究摩擦表面之间发生的现象、变化、损伤机理和控制。
通常所说的摩擦表面是由两个固体表面沿切向相对滑动所构成的界面。
如果研究的界面的构成物质不限于两个固体而相对运动也不限于切向滑动，那么摩擦学的研究领域就扩展到了界面科学与技术的研究领域。
1固体表面1.1固体表面形貌从宏观上看光滑且平整的表面，在显微镜下观察却显示出由许多不规则的微凸峰和凹谷所组成。
表面几何特征对混合润滑和干摩擦状态下的摩擦、磨损和润滑有着决定性影响。
表面的宏观几何形状误差又称为表面形状偏差，主要用不直度和不平度表示，波距大于10mm。
中间几何形状误差称为表面波纹度，是一种较宏观几何形状误差范围更小的误差，用波纹度表示，波距在1~10mm之间。
表面围观几何形状误差称为表面粗糙度，波距小于1mm。
一般来说，表面粗糙度是影响摩擦性能最重要的表现几何形状特征。
表面粗糙度可根据表示方法不同分为一维、二维和三维的表面形貌参数。
摩擦学的历史和发展趁势
(2)两接触物体在加载前为点接触(如滚珠轴承)
点接触的应力分布
u>0.2,综合切应力移至 表面，裂纹在表面形成
材料性能学
3 接触疲劳类型和损伤过程 接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落、深层剥 落三种主要类型。 (1)点蚀 通常把深度在0.10.2mm以下的小块剥 落叫做点蚀。裂纹一 般起源于表面。剥落 坑呈针状或痘状。
材料性能学
摩擦·磨损
报告人：王文龙
材料性能学
前言
任何机器运转时，相互接触的零件之间都将因
相对运动而产生摩擦，而磨损正是由于摩擦产
生的结果。由于磨损，将造成表层材料的损耗
，零件尺寸发生变化，直接影响了零件的使用
寿命。
材料性能学
近二三十年国外把摩擦、润滑和磨损，构成
了一门独立的边缘学科叫摩擦学。但从材料
材料性能学
80年代以来，摩擦学已从传 统的机械学和力学转向 新型润滑与防护材料、磨损及摩擦化学与物理的研 究。美国机械工程 学会的调查报告认为，材料摩擦 学的研究是摩擦学中的常青树。
摩擦、磨损和润滑的研究涉及材料、化学、机械、 物理和力学等多个领域；这些研究对 于提高机械设 备的可靠性，提高工作效率和产品质量，发展高技 术及国家安全领域用润滑防 护材料和技术具有重要 意义。
(3)材料自身的硬度及内部组织
材料性能学
三、接触疲劳 接触疲劳也称表面疲劳磨损，是指滚动轴承、 齿轮等类零件，在表面接触压应力长期反复作 用下所引起的一种表面疲劳现象。
1 接触疲劳现象和特征
接触表面出现许多针状或痘状的凹坑，称为麻 点，也叫点蚀或麻点磨损。有的凹坑很深，呈 “贝壳”状，有疲劳裂纹发展线的痕迹存在。
材料性能学
三体磨损：其磨损料介于两个滑动零件表面， 或者介于两个滚动物体表面。前者如活塞与汽 缸间落人磨料，后者如齿轮间落人磨料。 这两种分类法最常用。
初中物理摩擦力教学反思范文(2篇)
初中物理摩擦力教学反思范文摩擦力是物理力学中的一个较难的知识部分。
摩擦力是指在两个相互接触的物体，由于发生了相对运动，或者有相对运动的趋势，在接触面上产生的一种阻碍物体间相对运动的力。
因为摩擦力是在两个相互接触的物体之间，它只是对物体间的相对运动有一种阻碍作用，而物体间的相对运动和物体实际所表现出来的运动往往不是一回事，所以从物体表面上是往往直接看不出是否有摩擦力存在的。
通过对摩擦力一节的教学，我作了如下几点反思：1、静摩擦是教材上没有的，但需要对学生进行补充。
因为静摩擦发生在两个有相对运动趋势但没有实际相对运动的物体之间，所以物体间表现为相对静止。
静止是一种典型的平衡状态，静摩擦力的学习一是对二力平衡可作一个巩固，二是对于学生在物理学中的受力分析起很大提高。
2、因为有静摩擦力的补充学习，所以本节课内容的教学时间有些紧张，可建议将教学时间分为两课时。
第一课时学习静摩擦力和实验探究影响滑动摩擦力大小的因素，第二课时在第一课时基础上补充适当练习并学习摩擦力的分类及增大与减小摩擦的方法。
3、在实验探究影响滑动摩擦力大小的因素时，根据课本的要求是用测力计匀速拉动木块在木板上运动，通过测力计拉力的示数间接地反映出摩擦力的大小，但实际操作中很难做到让木块做匀速直线运动。
有些资料就提到为了避免因不匀速对实验的影响，将用测力计拉木块改为拉木板，这样使测力计产生示数的力就是因为木板对木块的摩擦力从而使木块对测力计产生的拉力，所以测力计上显示出来的示数就是真正等于摩擦力的大小，而且改进后实验不受拉力是否匀速的影响。
这样改进后确实对实验现象有更直观的表现，但不足之处在于学生理解起来难度加深，或者说初次接触很难理解，同时不利于二力平衡的巩固。
所以建议还是采用教材所给方法。
4、在实验探究影响滑动摩擦力大小的因素时，应多设计几个探究因素，比如接触面积、是否匀速等等。
这对学生理解摩擦力大小是有好处的。
5、在学完摩擦力后，可将力、弹力弹簧测力计、重力、牛顿第一定律、二力平衡、摩擦力作一次联合测试，以便综合了解学生对于力学基础知识的学习程度。
第2章第6节 摩擦的利和弊(2)
课题：第2章第6节摩擦的利和弊【学情分析】对摩擦现象，学生有比较丰富的感性认识，但不能因为学生有一定的生活经验就忽视了演示实验，须尽力做好相关的演示实验。
尤其是在学生有一定认识基础时，更应注意选取生动的事例进行分析讲解。
这样，既能揭示现象的本质，又能引起学生的兴趣。
还要让学生参与实验，尽量让学生动手。
【教材分析】摩擦在生活和生产中都有重要的意义。
教材通过分析一些具体的事例使学生认识摩擦力的存在，然后用较大篇幅讲述了增大摩擦和减小摩擦的方法。
教学的重点在于应用摩擦知识解释实际现象，学会根据不同条件选择增大或减小摩擦的方法。
【教学目标】（一）知识目标1．学生能举例说明生活中的摩擦现象。
能通过想象描述没有摩擦的世界。
2．学生能结合实际说明摩擦的利和弊。
能说出增大和减小摩擦的具体方法。
（二）能力目标学生通过对生活中摩擦现象的分析，加强应用知识解决实际问题的能力。
（三）情感目标学生通过对生活中有益摩擦和有害摩擦的分析，能一分为二地看待事物。
【重点和难点】重点：学生能结合具体事例，思考增大、减小摩擦的方法。
难点：学生对实际生活中有关增大或减小摩擦问题的解决。
【教学准备】两本纸张交叉叠放的书本、实验用小车、长木板、气球提重物实验装置、旱溜冰鞋、气垫演示器、课件。
【教学过程】（一）新课引入：兴趣小实验：谁是我们班的大力士？大家推选两位同学上台表演。
宣布规则之后，两人用全力往两边拉两本纸张交叉叠放的书本。
引入：为什么两位同学两手用力往两边拉，都拽不开两本书呢？要科学合理地解释其中的原因，我们要学习摩擦的有关知识。
引入新课：第六节摩擦的利和弊（板书）（二）新课学习在课前我曾经做过一个小调查，发现同学们对摩擦都有不少的感性认识。
比如，有的同学知道摩擦会产生静电，有的还知道摩擦会产生热量。
大家都对与摩擦有关的现象很感兴趣，想知道其中的奥秘。
那么到底什么是摩擦力呢？1．摩擦力（板书）教师：我们很多同学可能都看到过一个物体在另一个物体表面上滑动的现象，也可能有过亲身的体验。
摩擦现象实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究摩擦现象的产生原理及其影响因素，通过实验观察和数据分析，掌握摩擦力的概念、产生条件以及影响摩擦力大小的因素。
二、实验原理摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。
摩擦力的产生条件包括：接触面粗糙、两个物体互相接触且相互间有挤压、物体间有相对运动。
摩擦力的大小与正压力、接触面的粗糙程度、接触面面积等因素有关。
三、实验仪器与设备1. 滑动摩擦实验装置：包括滑轮、木板、砝码、弹簧测力计等。
2. 四球摩擦试验机：用于测定润滑剂的摩擦系数。
3. 显微镜：用于观察摩擦痕迹。
4. 钢球：用于摩擦实验。
四、实验步骤1. 滑动摩擦实验：将木板放置在水平面上，将滑轮固定在木板一端，将砝码挂在滑轮上，通过弹簧测力计测量摩擦力大小。
改变砝码重量，观察摩擦力随正压力变化的情况。
2. 四球摩擦试验机实验：将钢球放入油盒中，通过液压系统对钢球施加负荷，使钢球在润滑剂中旋转。
测量油盒内每个钢球的磨痕直径，计算平均直径，求出代表润滑剂承载能力的评定指标。
3. 摩擦痕迹观察：使用显微镜观察摩擦痕迹，分析摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
五、实验结果与分析1. 滑动摩擦实验：实验结果表明，随着砝码重量的增加，摩擦力逐渐增大，摩擦力与正压力成正比。
当接触面粗糙程度相同时，摩擦力随正压力增大而增大。
2. 四球摩擦试验机实验：实验结果表明，随着负荷的增加，润滑剂的承载能力逐渐降低，摩擦系数增大。
当负荷达到一定值后，摩擦系数趋于稳定。
3. 摩擦痕迹观察：实验结果表明，摩擦痕迹的深浅与接触面粗糙程度有关。
接触面越粗糙，摩擦痕迹越深，摩擦力越大。
六、结论1. 摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。
2. 摩擦力的产生条件包括：接触面粗糙、两个物体互相接触且相互间有挤压、物体间有相对运动。
3. 摩擦力的大小与正压力、接触面的粗糙程度、接触面面积等因素有关。
4. 在实验过程中，摩擦力随正压力增大而增大，随接触面粗糙程度增大而增大。
摩擦学汇报PPT
粘摩擦机理
表面粗糙度对摩擦系数的影响
(a)表示类金刚石镀膜硬盘与Mn-Zn的铁素体滑块之间产生弹性变形时的摩擦因数。随 着粗糙度的升高,摩擦因数的值减小。 (b)表示铜与铜在加载10N的情况下以0.1mm/s的速度滑动(铜与铜接触的塑性变形状 况,对于中等的粗糙度，事实上摩擦因数与粗糙度无关;随着真正接触的面积的增加,在低 粗糙度条件下,摩擦因数的值往往是变大。
摩 擦 系 数
载荷 钢于空气中在铝表面滑动
固体接触的摩擦
然而在材料表面有薄膜时，无论是有意所加，还是由于环境相互作用 而产生，载荷作用影响下的摩擦系数就不会再保持不变了。比如铜于空气 中在铜表面上滑动，在低载荷时，摩擦系数很低，而在载荷增大时 摩擦因 数增至更高数值。
摩 擦 系 数
载荷 铜于空气中在铜表面滑动
固体接触的摩擦
产生低摩擦的原因是： 铜在空气中易于氧化。因此，低载荷时，氧化膜有效地将两个金
属表面分隔，从而造成实际上很少的金属表面接触甚至没有。 但氧化膜的抗剪强度很低。在高载荷下，氧化膜被破坏，从而产
生密切的金属表面接触，这就导致了比较高的摩擦和表面损坏 。
固体接触的摩擦ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
木材于空气中在未润滑的钢表面滑动，其摩擦系数如图所示。载荷一定 而名义接触面面积的变化因子近250。由图可见，摩擦系数保持不变 。
金属的表面常覆盖有氧化膜、吸附气体膜及其它形式的污染薄膜。这些 表面膜的存在将对摩擦副的摩擦特性产生影响,而且会使摩擦系数发生变化。 金属和合金的摩擦因数除了受表面洁净度的影响之外,还与滑动速度、接触压 力、温度、大气环境以及相对湿度有很大关系。
而对于如橡胶之类有很光滑和洁净表面的软材料，摩擦系数则不会保持不 变。比如车辆轮胎在公路表面的摩擦系数会随轮胎宽度的增大而增大 。
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《摩擦学原理》读书汇报
<固—液界面>
专业：机械电子工程姓名：署恒涛学号：201410100230
第一部分固液界面简述
界面现象，相界面上因为存在于本体相不同的作用力而产生的一些现象；被习惯的称作“表面现象”；如：固体表面的水滴、海绵吸水等。
一般来讲界面可以分为五种：固-固、固-液、固-气、气-液、液-液。
关于固液界面的特性，它不仅与固体、气体本来性质有关；而且还与固液两相本质结构、组成甚至所处外界客观环境有关。
另外，在实际情况中，由于固液界面一般都会与大气接触，因此在研究固液界面的特性时，切记不要忽视气相作用，比如气压等。
在研究固-液界面时，首先就要研究该界面的湿润性。
湿润性是指液体在固体表面的铺展或凝聚的能力。
一般认为：边界润滑膜的机理与润滑剂的湿润性有关。
研究该特性需要考虑的内容包括：表面张力、接触角以及表面张力引起的内部压力。
固液界面的粘着现象与液体的表面张力密切相关。
表面张力可以表述为液体表面在单位长度上的牵引力。
表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。
如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。
表面张力是分子力的一种表现。
它发生在液体和气体接触时的边界部分。
是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的。
液体内部的分子和分子间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。
在液体表面附近的分子由于只显著受到液体内侧分子的作用，受力不均，使速度较大的分子很容易冲出液面，成为蒸汽，结果在液体表面层（跟气体接触的液体薄层）的分子分布比内部分子分布来得稀疏。
相对于液体内部分子的分布来说，它们处在特殊的情况中。
表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势。
因此，如果在液体表面上任意划一条分界线把液面分成两部分。
这两部分彼此的吸引力一定大小相等、方向相反。
这种表面层中任何两部分间的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势，由
于表面张力的作用，液体表面总是趋向于尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。
表面张力F 的大小跟分界线的长度成正比。
严格的来讲，在固-液界面中，液体的表面张力为气-液表面张力，如图1所示。
图1 表面张力与接触角
)(SV γ-固气表面张力；)(SL γ-固液表面张力
)(LV γ-气液表面张力；θ-接触角
S L V 、、-气体、液体、固体
液体表面自动收缩的现象也可以从能量的角度来分析。
一般情况下，湿润性是通过测量液体在表面的接触角来实现的。
如图1所示，接触角θ定义为固、液、气三相交界点上固-液界面与液-气界面切线之间的夹角。
那么我们可以得到接触角与表面张力之间的关系为：θγγγcos ⋅+=LV SL SV 。
一般当。
＜90θ时被称为湿润；当。
＞90θ时被称为不湿润。
表面接触角大，则表示该表面是疏润性的；反之表示该表面为亲润性，这时它的粘附能大于液体的内聚能。
而表面接触角的大小是由固体和液体的表面张力或表面自由能所决定的。
接触角θ可以用投影法得到，液体的表面张力可以用表面张力测试仪测出。
另外，接触角θ还与固体表面的粗糙度以及温度等因素有关。
当两个平行的固体平板之间存有一滴液体时，会在液滴的端部形成弯月面。
若液滴内部的压力小于环境压力，则弯月内凹；反之，弯月面外凸；如图2所示。
图2 液体弯月面 弯月面内外的压力差称为毛细压力或者拉普拉斯压力，可以为正值（内部压力大于外部压力），也可以为负值。
根据拉普拉斯公式，毛细压力引起的两平行圆盘的作用力LV F 为：
h R F LV LV )
cos (cos 212θθγπ+=
式中，21θθ、分别表示液体上下两表面之间的接触角；R 为圆盘的半径。
由上式可以分析：弯月面力的大小与球面的半径，液体的表面张力以及接触角有关，而与液体的体积无关。
在微尺寸的环境中，弯月面力应被作为重要的作用力不能被忽视。
第二部分 固液界面吸附膜
吸附是指在相界面上某种物质的浓度不同于体相浓度的现象。
由于固体表面具有一定的表面张力，且在加工成型过程中形成的许多晶格缺陷使得表面的院子处于不饱和或者不稳定状态，液体的极性基团容易产生吸附，而使表面形成各种摸。
表面吸附效应对于边界润滑和干摩擦状态都是十分重要的；有物理吸附膜和化学吸附膜之分。
当气体或液体与固体表面接触时，由于分子或原子相互吸引的作用力而产生的吸附为物理吸附；由于极性分子的有价电子与基体表面的电子发生交换而产生化学合力，使得极性分子定向排列，被称作化学吸附。
两者示意图如图3、4所示。
前者吸附膜较弱，对温度很敏感，加热可使分子解除吸附，且产生吸附于解除吸附是可逆的；后者较为稳定，且有不可逆性，要在高温下才能解除吸附。
图3 物理吸附图4 化学吸附除上述的吸附膜之外，在不同的相体界面层还会存在化学反应膜。
化学反应膜又被称为表面反应膜，通常指外部物质与接触表面产生化学反应形成不同于表面基体成分的化学物质的界面。
这种反应是不可逆的，一般在重载、高温、高速的条件下形成，如图5所示。
图5 化学反应膜。