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8、生态摩擦学(Eco-tribology)，人类为了可持续发展面临着资源和环境两个重大问题。为此，最近提出生态摩擦学研究可望成为今后的重要研究方向之一。据估计，全世界约有1／3～l／2的能源以各种形式消耗在摩擦上，而摩擦导致的机械磨损所损耗的材料在我国每年高达几百亿元，因此减摩耐磨技术的开发和普及具有重要的经济和社会效益，最大限度地降低摩擦是人们长期追求的目标。润滑油，特别是添加剂含有多种有害的金属元素。据统计，全世界每年润滑油消耗量为300万吨，其中约有30％因各种原因被排放到环境中而造成污染。绿色环保摩擦材料将是今后研究的热点，与绿色环保摩擦材料研究相关检测产品的开发将带来摩擦磨损测试技术的革命。 1.3选题的研究内容与研究方法
本课题研究的主要内容是实现大型的摩擦磨损试验机的小型化，并使其有利于教学实验室使用。
主要研究方法是从磨损摩擦测试的基本原理出发，找出简单、易用、小巧的传动，调速，加载和测力的结构方案，替代其他大型试验机的相应结构，从而使研制的试验机结构小巧，造价低廉，功能完善。 1.4研制小型摩擦磨损试验机的预期结果
为了满足学校实验室做摩擦学实验的一般需要，参考MM-200型摩擦磨损实验机的基本原理，设计一个结构简单、体积小巧、实用廉价的摩擦磨损实验机，不仅能够弥补学校教学实验设备的不足，还具有商业化推广价值。
设计的小型摩擦磨损实验机的机械部分首先应满足摩擦学实验和实验教学的基本要求，其次易于不同配副材料的更换和不同参数的调节。在此基础之上还要求实验机运转平稳、机械震动小，以减小由于机械原因产生的误差。
为了满足以上要求，设计的小型摩擦磨损试验机不采用液压加载组件件，使用其他较紧凑，加载稳定的加载组件；测力组件尽量少，测量简单直接，减少中间环节误差；另外还要求加工制作简单，工作可靠，成本低廉。实验所使用的试件加工成本低，便于不同材料的摩擦学性能测试。
同时为了提高试验教学效果，设计的试验机在实验过程中，许多测试参数需要学生自己动手调整，对培养学生实际动手能力、巩固所学专业知识、锻炼学生分析问题和解决问题的能力起到了非常明显的作用，同时为教师的科研工作提供了便利条件，对教学质量的提高起到了推动作用
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第2章 摩擦磨损试验原理与方法
在不同摩擦环境下，不同摩擦类型有着不同的摩擦学表现，但表象背后所呈现的磨损摩擦基本机理是相同的。通过不同的方法测试出的摩擦性能数据对应着不同的应用场合，为了使测试数据与真实使用数据比较接近，通常在试验时尽可能的模拟真实使用环境。
2.1材料摩擦磨损性能的评定方法 2.1.1 摩擦的概念及类型
1、摩擦概念
两个相互接触的物体或物体与介质之间在外力作用下，发生相对运动，或者具有相对运动的趋势时，在接触表面上所产生的阻碍作用称为摩擦。这种阻碍相对运动的阻力称为摩擦力。摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向，跟物体相对运动方向相反，阻碍物体间的相对运动。
摩擦力(F)与施加在摩擦面上的法向压力(P)之比称为摩擦系数，以μ表示，即 μ=F/P。虽然该式对于极硬材料(如金刚石)和极软材料(如某些塑料)存在着一定的不确切性，但它仍适用于一般工程材料。
2、摩擦类型
按照接触面运动方式分：
（1）滑动摩擦：指的是一个物体在另一个物体上滑动时产生的摩擦。如内燃机活塞在汽缸中的摩擦、车刀与被加工零件之间的摩擦等；
（2）滚动摩擦：指的是物体在力矩作用下，沿接触表面滚动时的摩擦。如滚动轴承的摩擦、齿轮之间的摩擦等。实际上，发生滚动摩擦的零件或多或少地都带有滑动摩擦，呈现出滚动与滑动的复合式摩擦。
评定摩擦主要是测试材料的摩擦系数，测试方法是在摩擦面上施加不同的法向压力(P)，然后测出对应的摩擦力(F)，根据μ=F/P，计算出平均数，作为材料的摩擦系数。
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2.1.2摩损的类型及评定方法
1、磨损和摩擦是物体相互接触并作相对运动时伴生的两种现象
摩擦是磨损的原因，而磨损是摩擦的必然结果。磨损是多种因素相互影响的复杂过程，而磨损的结果将给摩擦面带来多种型式的损伤和破坏，因而磨损的类型也就相应地有所不同。
2、分类
按环境和介质可分为：流体磨损；湿磨损；干磨损。
按表面接触性质可分为：金属－流体磨损；金属-金属磨损；金属－磨料磨损。 比较常用的分类方法是基于磨损的失效机制进行分类，一般分为五类：粘着磨损；磨料磨损；腐蚀磨损；微动磨损；表面疲劳磨损(接触疲劳)。
3、磨损性质
（1）在摩擦过程中，零件表面将发生一系列物理、化学和力学状态的变化。 1) 因材料塑性变形而引起表层硬化和应力状态的变化；
2) 因摩擦热和其它外部热源作用下而发生的相变、淬火、回火以及回复再结晶等； 3) 因与外部介质相互作用而产生的吸附作用。
这些过程将逐渐地改变材料的耐磨损性能和类型。因此，在讨论磨损类型时，必须考虑这些变化的影响，从材料的动态特性观点去分析问题。
（2）实际上，上述磨损机制很少单独出现，它们可能同时起作用或交替发生作用。根据磨损条件的变化，可能会出现不同的组合形式。
（3）磨损类型并非固定不变，在不同的外部条件和材料具有不同特性情况下，损伤机制会发生转化，由一种损伤机制变成另一种损伤机制。所谓外部条件主要指摩擦类型(滚动或是滑动)、摩擦表面的相对滑动速度和接触压力的大小。
4、材料耐磨性的定义及评定方法
材料耐磨性是指某种材料在一定的摩擦学条件下抵抗磨损的能力，通常以磨损率
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的倒数来表示，即
??式中 ?—— 材料耐磨性；
1 （2.1） W W——磨损率（单位时间或单位运动距离的磨损量）。 表示磨损量的常用方法有以下几种。
（1）线磨损：指磨损表面法线方向的的尺寸变化值（mm或μm）。 （2）质量磨损：指磨损表面的质量损失（g或mg）。 （3）体积磨损：指磨损表面的体积损失（mm3 或μm3）。
（4）磨损率：包括单位时间的磨损量（mg/s）、单位摩擦行程的磨损量（mg/m）及单位转数的磨损量（mg/r）。
（5）比磨率：表示磨损量与负荷及摩擦行程乘积之比（mm3/10N·mm）。 （6）相对耐磨性：试验试样与标准试样在同一情况条件下的耐磨性之比，即
?相?式中 ?相——相对耐磨性；
?试?标?W标 （2.2） W试 ?试、?标——试验试样和标准试样耐磨性； W标W试 ——试验试样和标准试样磨损率。
在上述这些磨损量的评定方法中，线磨损、体积磨损和质量磨损都是表面的损失，没有考虑到零件或试样的尺寸、形状以及所载负荷、速度、磨程的影响。因此是一个绝对值的磨损量表示方法。而磨损率则考虑了负荷和磨程的影响，可供在同样滑动速度的条件下比较。用相对耐磨性来评定材料的耐磨性时，则采用了一种与原来使用材料性能相同的标准材料在相同磨损条件下进行对比试验的方法，这种评定方法在相当程度上，可以避免在磨损过程中参量变化及测量误差造成的系统误差，可以比较方便而准确的评定镀层的磨损性能。因此这一方法比较常用。
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