虽然世界各国的科技人员经过五个多世纪的不懈努力,对摩擦现象及其本质的研究取得了很大进展,但对产生摩擦的机理问题,至今未能形成一种统一的理论,认识也不一致,下面介绍的几种理论仍在进一步的发展与完善之中。
(1)粘着理论
该理论认为两物体的摩擦界面是塑性的,在法向载荷Fn的作用下,某些微凸体接触点的压应力相当高,因些接触点产生塑性变形,随着接触面积不断增加,直到能承受全部外载荷Fn为止,于是微凸体之间金属与多属直接接触并形成牢固的粘结点。而当两个表面产生相对滑动时又在其间产生一个切向力,于是在Fn引起的压应力σ与由切向力引起的切应力τ的合成应力的作用下粘结点被剪断,与此同时,较硬表面上的微凸体又可在较软的表面上犁沟,整个摩擦过程就是粘着与剪切交替进行和不断犁沟的过程。因此摩擦力实际是剪断粘结点的剪切力与犁沟阻力之和,但后者比重很少,主要是剪断粘结点所需的力。
此粘着理论虽然可以解释许多摩擦现象,但它仍有一定的局限性,一般认为比较适用于金属之间的摩擦。而且,污染膜之间能否产生粘着以及在实际接触面积上是否会全部产生粘着等,仍有待进一步研究,以便发展完善这一理论。
(2)分子一机械理论
该理论认为,在相当高的压应力作用下,摩擦表面间实际接触部分的微凸体相互嵌合,而且较硬表面的微凸体压入较软表面内,与此同时,还存在着分子的引力。因此,摩擦的过程就是克服表面微凸体的机械嵌合、犁沟以及表面分子间引力的过程,因而摩擦力就是各接触点上由于机械嵌合、犁沟和分子引力所引起的切向阻力之和。
分子一机械理论由于考虑的因素较全面,一般认为比较符合实际,很多摩擦现象都可用该理论进行解释,它不仅适用于干摩擦,也适用于边界摩擦。
(3)能量理论
该理论认为摩擦表面之间的实际接触面积的大小与其表面能有关。当两表面发生粘着接触时,粘着总的表面自由能将发生变化(一般是减少)。