《摩擦学原理与应用》分为上下两册，旨在阐述摩擦学原理与其工程应用：一方面，从摩擦学原理出发，介绍润滑、摩擦、磨损与表面技术的基本原理；另一方面，以常用的滑动轴承，滚动轴承，齿轮传动，汽车中的活塞组件、凸轮挺杆、离合器、制动器和轮胎，火车轮轨，密封，电接触副，人工关节，牙齿、牙刷与牙膏，手套与鞋底，浴缸与地砖，皮肤与化妆品，弦乐器，体育运动等为例，介绍摩擦学的设计及应用。本书为上册，主要内容包括绪论、表面与表面接触、滑动摩擦、滚动摩擦、磨损机理、耐磨损设计、表面设计与表面技术、磨损测试技术、润滑原理、润滑理论分析、边界润滑和润滑状态测试技术。

本书内容全面、系统，对于从事机械工程设计的人员有极高的参考价值。

前言

第1章绪论1

11工业发展与摩擦学1

12摩擦学的研究内容与研究方法7

121摩擦学的研究内容7

122摩擦学的研究方法8

13摩擦学问题的系统性9

14摩擦学问题的突变性10

15摩擦学问题的自组织特性12

参考文献13

第2章表面与表面接触15

21表面形貌15

22表面几何参数18

23表面织构23

24光滑表面间接触32

25粗糙表面间接触42

26接触振动53

27表面接触的测量55

参考文献57

第3章滑动摩擦59

31滑动摩擦的应用59

32宏观摩擦理论60

33微观摩擦理论65

34摩擦振动71

35动态摩擦热75

36摩擦的主动控制81

参考文献87

第4章滚动摩擦89

41滚动摩擦的工业应用89

42微观滑动90

421前期研究90

422滚动摩擦机理91

43滚动摩擦的计算93

431滚动摩擦阻力的计算93

432受制滚动96

44摩擦状态的转变98

45滚动摩擦的控制103

451控制滚动摩擦的途径103

452滚动摩擦的动态控制104

46轮子的仿生摩擦学设计106

参考文献107

第5章磨损机理109

51磨损过程的复杂性109

52磨粒磨损113

53黏着磨损117

54疲劳磨损123

55腐蚀磨损130

56冲蚀磨损131

57气蚀磨损132

58微动磨损134

59扩散磨损138

参考文献139

第6章耐磨损设计141

61磨损图141

62耐磨粒磨损设计148

63耐黏着磨损设计149

64耐疲劳磨损设计151

65耐其他磨损的设计152

66磨损的主动控制155

67利用磨损的设计156

参考文献157

第7章表面设计与表面技术159

71表面结构159

72润湿接触角160

73表面改性161

74表面涂层162

741涂层设计162

742涂层的制备技术164

743应力场165

744涂层体系的热分析170

745热障涂层171

75表层性能测试172

751压痕试验173

752划痕试验174

753超声波试验175

76固体润滑涂层176

参考文献177

第8章磨损测试技术179

81磨损试验机179

82振动测试方法182

83声学检测185

84放射性检测方法187

85磨粒分析法188

851磨粒检测原理与方法188

852磨粒检测技术的统计分析192

853磨粒的几何形态分析194

854磨粒图像分割196

855基于图像的磨粒分析196

856在线铁谱分析197

857磨粒图片的人工智能分析198

86静电方法200

87差分电涡流法200

88表面温度测试201

参考文献203

第9章润滑原理204

91润滑剂的类型205

92流体动力润滑210

93弹流润滑210

94静压润滑211

95振动与挤压弹流润滑213

96湍流润滑与湍流混合217

97其他润滑原理221

971渗流润滑221

972固体润滑221

973固体颗粒润滑222

974超滑223

975转移膜润滑224

参考文献228

第10章润滑理论分析230

101润滑油的密度方程230

102润滑剂的黏度方程231

103本构方程235

104雷诺方程237

105膜厚方程242

106能量方程243

107润滑问题的求解方法244

108润滑状态计算公式248

1081油润滑的线接触248

1082脂润滑的线接触251

1083有限长线接触弹流润滑膜厚公式

（WymerCameron公式）252

1084名义点接触弹流计算公式252

1085油膜厚度的修正因子254

1086剪应力分布256

参考文献258

第11章边界润滑261

111边界润滑膜261

1111物理吸附膜261

1112化学吸附膜262

1113化学反应膜262

112边界润滑摩擦化学反应262

1121摩擦化学反应机理263

1122摩擦化学反应的试验研究

方法265

1123摩擦化学反应的理论模型267

113边界润滑添加剂272

1131传统化学添加剂273

1132纳米润滑添加剂276

1133离子液体添加剂277

114边界润滑表面失效机理278

参考文献280

第12章润滑状态测试技术282

121润滑剂密度的测量282

122润滑剂黏度的测量283

123润滑剂本构特性的测量283

124润滑剂膜厚的测量284

125润滑膜压力的测量298

126润滑区温度的测量300

127谱分析304

128摩阻力的测量307

参考文献310

“作为生产力的一个要素，工程技术把科学原理转变为改造世界的动力，是科学发现和产业发展联系的桥梁，是产业革命、经济发展与社会进步的强大杠杆。”在19世纪，杠杆、楔形、滑轮、螺纹与曲柄原理得到了广泛应用。随着机械工业的发展，需要用大量的材料制造机械配件，并且消耗了很多燃料资源，污染了环境，这催生了摩擦学的提出。摩擦学（tribology）产生于1965年机械工业发达的英国，但摩擦学技术的应用肇始于人类的新石器时代。摩擦学在其诞生后，对社会的经济效益，尤其是机械工程的发展产生了显著的影响。摩擦学作为交叉科学之一，它的研究是开放的、包容的和跨学科的。

目前，摩擦学的研究与其技术应用呈现如下趋势：从静态分析到动态分析，从定性研究到定量研究，从经验设计到优化设计，从宏观研究到微观研究，从单元技术到系统层次的研究，从单尺度研究到多尺度研究，从确定性问题研究到模糊理论的应用，从单原理问题研究到多原理问题研究。系统论、自组织理论、信息论与突变理论等在摩擦学分析中得到越来越多的应用。

《摩擦学原理与应用》旨在阐述摩擦学原理与其工程应用：一方面，从摩擦学原理出发，介绍润滑、摩擦、磨损与表面技术的基本原理；另一方面，以常用的滑动轴承，滚动轴承，齿轮传动，汽车中的活塞组件、凸轮挺杆、离合器、制动器和轮胎，火车轮轨，密封，电接触副，人工关节，牙齿、牙刷与牙膏，手套与鞋底，浴缸与地砖，皮肤与化妆品，弦乐器，体育运动等为例，介绍摩擦学的设计及应用。

《摩擦学原理与应用》分为上、下册，共21章。具体编写分工：第1～10章、第12～15章、第17章、第19章和第21章由汪久根编写，第11章、第16章、第18章、第20章由许迪初编写。蒋秀龙提供了第16章的部分参考文献，罗敏、张伟杰与陈通校对了全文，在此对他们表示感谢。

作者感谢课题组的43位研究生、11位博士后的研究工作对本书的贡献，他们的研究成果为本书提供了丰富的素材。

限于作者的学术水平，书中难免存在疏漏和欠缺之处，期望得到同行专家与读者的批评指正。

编著者