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1 摩擦理论

机械零部件、工程构件在使用中发生的三种主要失效形式是摩擦磨损、腐蚀和疲劳断裂，这三种失效现象主要发生在材料的表面[21]。这不仅限制了机器零部件的使用寿命，也消耗了宝贵的能源，因而导致相当大的经济损失。摩擦是指在外力作用下，阻碍两个相互接触的材料有运动或是有运动的趋势的一种现象[22]。磨损是两个相互接触的材料发生摩擦时，接触面产生划痕使材料损失，使零件尺寸发生变化，磨损直接影响机器及零件的服役寿命。86745

摩擦根据摩擦副的运动形式可以分为滑动摩擦和滚动摩擦两种。滑动摩擦指的是两个接触物体的接触面在外力的作用下有相对滑动的趋势时的摩擦。滚动摩擦是指两个接触面产生了运动时的摩擦。根据摩擦副的润滑状态可以分为干摩擦、流体摩擦和混合摩擦。干式摩擦是指接触面上没有任何润滑物质；流体摩擦是指接触面上有润滑物质隔开；混合摩擦指接触面上既有干式摩擦又有流体摩擦。在实际工程中，因为零件的表面会因氧化而形成氧化膜或者被含润滑剂的气体所润滑，因而并不存在真正的干摩擦。一般情况下，没有经过人为添加润滑物相的摩擦方式可以看作干式摩擦。本课题实验中所指，均指的是干式摩擦。

2 影响摩擦的因素

对于影响干式摩擦的因素主要有：摩擦系数、磨损率、摩擦系数与磨损率随环境变化的稳定性。而其中，摩擦系数是最重要的因素。摩擦系数是指两个接触材料的接触面的摩擦力与垂直作用在接触面的压力的比值。图1-1所示随着摩擦的进行，摩擦系数的变化大致可分为五个阶段。论文网

第一阶段，摩擦曲线比较平缓，这是由于接触面上有污染物或者吸附膜，材料的两个接触面并没有相互接触，这时的接触面只有轻微的粘着，接触面上的微小凸体没有发生形变。这个时候的摩擦系数变化很小；

第二阶段，由于随着摩擦过程的进行，接触面上的磨粒增多，因而提高了犁削作用，物体开始接触摩擦，摩擦系数显著上升；

第三阶段，由于摩擦过程中产生的磨粒数量和被甩出的磨粒数量保持平衡，因而摩擦曲线比较稳定，摩擦系数基本不变；

第四阶段，由于接触面上的微小凸体被消耗完了，产生的磨粒变少了，加上磨粒被甩出，所有减弱了犁削作用，摩擦系数变小；

第五阶段，由于接触面表面微小凸体磨平了，接触面比较光滑，粗糙度比较好，因而摩擦系数趋于平缓。

图1-1摩擦系数与滑动距离的变化曲线

Fig。 1-1 The friction coefficient change With friction diatance

摩擦过程中影响摩擦系数的主要因素如下：

(1) 表面氧化膜的影响

氧化膜的塑形和强度一般都比金属低在摩擦过程中，材料表面的氧化膜是首先被破坏的，避免了接触面粘着，而氧化膜的摩擦系数一般都是低。

 (2) 材料本身性质的影响

材料的摩擦性能是各不相同的，跟材料本身的性质有关。一般互溶性较大的两种材料易发生黏着，摩擦系数就较大。而互溶性较小的材料不易产生黏着，摩擦系数值也就比较小。

 (3) 摩擦时加载力的影响

由于作用在接触面上力改变时，接触面的接触面积和形变状态会改变，摩擦系数也会不同。当接触面上加载的作用力比较大，接触面上发生摩擦时全是塑性变形，接触面积不会随载荷的变化而变化，此时的载荷无论怎么变化也不会改变摩擦系数；当载荷不大时，接触面上产生的是弹性变形，若载荷改变，接触面的实际接触面积会随载荷的变化而变化，从而改变了摩擦系数，摩擦系数会随着载荷的增大而增多，最后到达极大值。 (责任编辑：qin)