摩擦状态 流体动压润滑 液体静压润滑 弹性流体动压润滑
薄膜润滑 边界润滑 干摩擦
典型膜厚 1~100m 1~100m 0.1~1m 10~100nm 1~50nm 1~10nm
摩擦膜形成方式
由摩擦表面的相对运动 所产生的动压效应形成
流体润滑膜 通过外部压力将流体送 到摩擦表面之间，强制
形成润滑膜
与流体动压润滑相同
静摩擦系数对接触时间的依赖性
静摩擦系数f与静止接触时间t的关系可用以下数学模型来描
述：
f (t) f ( f f0 )et
式中，f 表示很长静止接触时间后的静摩擦系数值，f0 表 示接触时间很短时的静摩擦系数值，t为接触时间，是一个常数。 也可以用Fra bibliotek列幂律方程来描述：
f (t) f0 At B
滑,简称弹流润滑) ；
（4）Thin-film lubrication (薄膜润滑)； （5）Boundary lubrication (边界润滑)； （6）Dry friction (干摩擦) 状态等六种基本状态。
本章讨论固体表面之间的干摩擦状态，包括滑动摩擦和滚动摩擦。
4
表1.2 各种摩擦状态的基本特征
式中，A、B为实验常数。
对于静止接触时间的延长导致静摩擦系数增加的机理，目 前还不很清楚，但普遍认为这与粗糙峰接触点的塑性变形导 致新鲜表面的出现以及表面间的粘着有关。
定律二：The friction coefficient has nothing to do with the normal contact area (摩擦系数与表观接触面积无关)。
第二定律一般仅对具有屈服极限的材料如金属是满足的，但不适用于弹 性及粘弹性材料。
定律三： The static friction coefficient is greater than the kinematic friction coefficient (静摩擦系数大于动摩擦系数)。
与流体动压润滑相同
润滑油分子与金属表面 产生物理或化学作用而
形成润滑膜 表面氧化膜、气体吸附
膜等
应用
中高速下的面接触 摩擦副，如滑动轴
承
低速或无速度下的 面接触摩擦副，如 滑动轴承、导轨等
中高速下点线接触 摩擦副，如齿轮、
滚动轴承等
低速下的点线接触 高精度摩擦副，如
精密滚动轴承等
低速重载条件下的 高精度摩擦副
3.1.2 The influence of static contact time
(静止接触时间的影响)
使摩擦副开始滑动所需要的切向力称为静摩擦力， 维持滑动持续进行所需要的切向力则是动摩擦力。 通常工程材料的动摩擦力小于静摩擦力，粘弹性材 料的动摩擦力有时高于静摩擦力。
静摩擦系数受到静止接触时间长短的影响。接触时 间增加将使静摩擦系数增大，对于塑性材料这一影 响更为显著。
定律一: The frictional force is proportional to the normal force (摩擦力与正压力成正比)
可写为：
F =f W 式中，F是摩擦力；f为摩擦系数；W为正压力。
上式通常称为库仑定律，可认为它是摩擦系数的定义。 第一定律在大多数情况下都是成立的，但是当接触表面非常 光滑、正压力很高或很小时，与实验结果不完全相符。
外摩擦和内摩擦的共同特征是：一物体或一 部分物质将自身的运动传递给与它相接触的另一 物体或另一部分物质，并试图使两者的运动速度
外摩擦与内摩擦之间的主要差异在于相对运 动速度的连续性。 对于内摩擦，流体相邻质点的运动速度是连 续变化的，具有一定的速度梯度，内摩擦力 的大小与速度梯度成正比，当相对滑动速度 为零时内摩擦力也就消失； 对于外摩擦，在滑动面上则会发生速度突变， 而且外摩擦力的大小与相对滑动速度之间的 关系随工况条件变化，当滑动速度消失后仍 有静摩擦力存在。
State of the friction
(摩擦状态)
根据不同摩擦机理和特征，一般的摩擦状态可以分为：
（1）Hydrodynamic lubrication (流体动压润滑)； （2） Hydrostatic lubrication (流体静压润滑)； （3） Elasto-hydrodynamic lubrication (弹性流体动压润
上述经典摩擦定律并非基本的物理定律，只是从实 验结果中总结得出的几条规律，大致适用于常规工 况条件下比较洁净的或有污染膜的固体表面的干摩 擦，已有很多实验结果显示经典摩擦定律并不完全 正确。但是，至今还没有发现或总结出更好的并且 为人们普遍接受的摩擦定律，因此在工程实际问题
中依然被近似地应用。
摩擦学教程
Chapter 3 Friction of solid (固体摩擦)
3.1 摩擦的基本特性
两个相对滑动或滚动的固体表面之间的摩擦 只与接触表面间的相互作用有关, 而与固体内部 状态无关，称为外摩擦。
液体或者气体内部各部分之间因相对移动而 发生的摩擦，称为内摩擦。
边界润滑状态下的摩擦是吸附膜或其它表面 膜之间的摩擦，也属于外摩擦。
这一定律不适用于粘弹性材料，尽管关于粘弹性材料究竟是否具有静摩 擦系数还没有定论。
定律四：The friction coefficient has no relation with the sliding velocity (摩擦系数与滑动速度无关)。
严格地说，第四定律不具有普遍适用性，对金属来说基本符合这一规律， 而对粘弹性体来说，摩擦系数则明显与滑动速度有关。
无润滑或自润滑的
5摩擦副
厚度（m）
1.E+03
1.E+02 单 1.E+01 分
弹
边 界
流 膜
流 体 润
1.E+00 子 薄 膜
滑
1.E-01
吸膜 附
膜
1.E-02 层
1.E-03
研 磨 表 面 均 方 根 值
粗 加 工 表 面 均 方 根 值
1.E-04
图1.33 各摩擦层厚度与粗糙度高度 6
图1.34 摩擦系数的典型值
7
图1.35 Streibeck曲线
8
Sliding friction
(滑动摩擦)
3.1.1 Friction law (摩擦定律)
固体摩擦的早期研究是由达·芬奇 、阿芒顿 和库仑先后完 成的，他们在大量实验工作的基础上，分别总结出了固体滑 动摩擦的几个基本规律，后人把这些实验规律归纳为以下四 条，也称为四个经典摩擦定律 。