摩擦产热是互相接触的金属进行相对滑动时不可避免的现象,是摩擦学中的重要组成部分。摩擦热的产生会影响材料的性能以及摩擦磨损过程,进而影响机械零件的性能和寿命,因此研究金属滑动摩擦过程中的热效应对于摩擦学设计与工程应用具有重要意义。本文以滑动摩擦产热实验为基础,将有限体积法应用到摩擦热分析上,并通过分子动力学模型研究了微观尺度上的摩擦热参数,最后基于Greenwood-Williamson接触统计模型,将微观状态参数扩展到宏观状态。设计并搭建面-面摩擦产热实验台。以紫铜-紫铜旋转摩擦副为研究对象,通过测温装置测量了摩擦温度场的变化情况,利用扭矩功率仪测量扭矩后计算得到摩擦系数。研究了不同因素对摩擦热效应的影响,在转速200r/min-600r/min范围内、载荷3.7kg-7.7kg范围内,随着转速和载荷的增大温升率和摩擦系数会有小幅提升。研究了紫铜-铝摩擦副、紫铜-Q235摩擦副摩擦时的热效应,摩擦系数越大,产生的热量越多,同时,较多的热流量进入热导率较大的材料。基于摩擦产热和有限体积理论基础,将复杂的摩擦产热过程简化为导热体施加平面圆形热源的热传导数值模拟问题。建立了三维有限体积模型,确定边界条件,模拟计算得到了转速600r/min、载荷3.7kg时紫铜-紫铜摩擦产热时温度场云图,其模拟结果与实验结果基本吻合。分析了模拟温度场随转速以及载荷的变化规律,在转速200r/min-600r/min、载荷3.7kg-7.7kg范围内,模拟结果与实验结果变化趋势基本一致,同时对模拟结果与实验结果产生偏差的原因进行了解释。从微观尺度上建立了单晶铜微凸体摩擦过程的分子动力学模型,利用LAMMPS软件计算分析了摩擦力、法向力、温度以及能量随运动轨迹变化情况,计算得到了有效摩擦系数,基于Greenwood-Williamson接触统计模型建立了摩擦接触统计模型,将微观摩擦热参数扩展到宏观状态,与实验过程中的测量值进行了比较,验证了模型的准确性。