摩擦系数

摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其表面上的正压力之比值。它和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。其中，在过盈联结的设计计算中，准确地选择摩擦系数是十分重要的，因为它直接涉及到过盈联结的可靠性。但摩擦系数的影响因素很多，较准确地确定其值是十分困难的。

摩擦系数根据物体运动的性质，可分为静摩擦系数和动摩擦系数。如果两表面互为静止，那么两表面间接触地方会形成一个强结合力，即静摩擦力，与静摩擦力相对应的摩擦系数为静摩擦系数。两物体相互接触且发生相对滑动而产生的摩擦阻力为动摩擦力，而与此相对应的摩擦系数即为动摩擦系数。此外，在飞机机翼和起落架的控制驱动、大型水闸闸门的升降驱动及数控机床的进给机构等场合中，使用了滚动螺旋机构，该机构具有滚动摩擦系数小、传动效率高，摩擦系数与速度的关系不大等优点。

定义

如果两表面互为静止，那两表面间的接触地方会形成一个强结合力－静摩擦力，除非破坏了这结合力才能使一表面对另一表面运动，破坏这结合力－运动前的力－对其一表面的垂直力之比值叫做静摩擦系数μs，写成式子如下：

(方程式图1)fs为静摩擦力

或 fs=μs*N； N为垂直力

而这破坏力也是要使物体启动的最大的力，我们又叫此力为最大静摩擦力。所以，我们应把上式改写成：

(方程式图2)fk为动摩擦力

如汽车启动后过了些时候它会慢慢的减速下来，最后静止。这表示物体运动时，它的表面和另一表面，仍然存在摩擦力。（如地面）而实验发现此力比静止时的摩擦力来得小，我们定义这摩擦力和垂直于地面的作用力叫做动摩擦系数μk，写成式子如下：

fk=μk*N

所以，由上我们可得知μs\u003eμk

计算

层流和湍流时摩擦阻力的计算方法不同1、层流时圆管摩擦系数λ

λ=64/Re

2、紊流时的λ

还无法从理论上推导出来，需查经验表（Moody图）或通过经验关系式计算。

紊流时，随雷诺数Re的增加，λ将减小，当Re增大到某一数值后，λ基本不变。

表单

材料名称 静摩擦系数 动摩擦系数

无润滑 有润滑 无润滑 有润滑

钢-钢 0.15 0.1～0.12 0.1 0.05～0.1

钢-低碳钢 0.2 0.1～0.2

钢-生铁 0.3 0.2 0.05～0.15

钢-青铜 0.15 0.15～0.18 0.1～0.15

软钢-铸铁 0.2 0.18 0.05～0.15

软钢-青铜 0.2 0.18 0.07～0.15

铸铁-铸铁 0.18 0.15 0.07～0.12

铸铁-青铜 0.15～0.2 0.07～0.15

青铜-青铜 0.1 0.2 0.07～0.1

皮革-铸铁 0.3～0.5 0.15 0.6 0.15

橡皮-生铁 0.8 0.5

木材-木材 0.4～0.6 0.1 0.2～0.5 0.07～0.15

性质

摩擦系数可能大于1

从摩擦机理角度

摩擦系数主要是接触材料、界面粘染物或面润滑剂的一个特征，根据现代摩擦力理论，摩擦是接触表面原子之间的附着力引起的，当两物体相互接触时，首先是凸起部分表面原子相当地接近形成原子键，其强度与固体内部使自己聚集在一起的原子键的强度相当。表面如果非常洁净、接触非常紧密，两个互相接触的表面会粘附得非常牢固，在发生明显滑动之前出现"接点增长"，接点面积不断增大，直到整个几何接触面积成为巨大的接触点，这时摩擦力很大，甚至会超过正压力，摩擦系数可以等于、大于1，甚至更大。美国C ·基特尔等著的《伯克利物理学教程》第一卷《力学》上有一表格记载有：铜与铜静摩擦系数是1.6，橡皮与固体静摩擦系数是1.0 ～4.0 。以上均可表明摩擦系数可以等于或大于1。

从测定方法分析

摩擦系数通常可以用摩擦角的方法测定，其方法一般是：将所要测量的两物体中的其中一个倾斜放置作为斜面，另一个放在斜面体上沿其滑下，逐渐减小斜面倾角θ，可以发现，当θ达到某一数值θ0 时，物体匀速下滑，则由

mgsinθ0=μmgcosθ0，

得：μ=tan θ0。 （1）

θ0 是摩擦角，测得了θ0 ，就可以知道此两物体间μ的值，从（1）式容易看到：

当θ0 \u003c45 °时，μ\u003c1，

当θ0=45 °时，μ=1，

当θ0\u003e45 °时，μ\u003e1 。

由于正切函数在第Ⅰ象限的值域是（0，∞），所以μ不一定小于1，至于μ到底是多少，则由材料性质，界面状况等而定。

参考资料

摩擦系数.中国大百科全书.2024-02-19