航空航天器较长的服役时间和恶劣的工作环境使得服役于其中的轴承发生严重摩擦磨损甚至失效,因此亟需寻求一种减摩耐磨性能突出的润滑剂,以减少航空航天深沟球轴承的摩擦磨损。二硫化钼是一种常见的航空航天用固体润滑剂,虽然被广泛使用于航空航天领域,但由于其润滑性能有限且高温下易氧化失效,为了适应日渐严苛的减摩耐磨要求,其摩擦学性能需要进一步改善。本文通过添加石墨到二硫化钼中制得石墨-二硫化钼复合涂层以提高二硫化钼涂层摩擦学性能,并将该复合涂层应用于航空航天广泛使用的深沟球轴承上,采用试验与数值仿真相结合的方法探究其摩擦学和力学性能。本文在国家自然科学基金面上项目“计入转子动力学性能影响的高速滚动轴承多体润滑及热特性研究”(项目编号:51775067)和重庆大学机械传动国家重点实验室基金项目“航天轴承组件界面性能失效机理及调控方法研究”(项目编号:106112016CDJZR288805)项目的资助下,以石墨-二硫化钼复合涂层为研究对象,对该复合涂层在常温和高温下的摩擦学性能及其摩擦磨损机理进行了试验研究,并对其具有该涂层的深沟球轴承的接触性能进行了有限元分析,以期为航空航天轴承固体润滑涂层的设计和应用提供试理论参考。论文主要研究内容及成果如下:首先,在常温环境中,通过摩擦磨损试验研究了石墨含量、载荷和转速工况参数对石墨-二硫化钼复合涂层摩擦学性能影响规律。试验发现添加石墨能有效降低二硫化钼涂层的摩擦系数,提高其耐磨性;当石墨含量为20 wt.%时石墨-二硫化钼涂层摩擦学性能最佳;该复合涂层在载荷为10 N和转速为500 rpm时表现出最佳的减摩和耐磨性能;且发现该复合涂层表面被磨穿的临界载荷为20 N。然后,研究了高温环境中,石墨含量、温度、载荷和转速对石墨-二硫化钼复合涂层的摩擦学性能的影响规律。试验发现添加20-33 wt.%的石墨能有效提高二硫化钼涂层的减磨和耐磨性能,且最优石墨含量为20 wt.%(温度为100、200和300℃);石墨-二硫化钼复合涂层(石墨含量为20 wt.%)的转变温度为200℃,且在该温度下表现出最佳的摩擦学性能,温度持续增大至500℃的过程中,该复合涂层发生氧化失效;在载荷为10 N和转速为500 rpm时,该涂层表现出最佳的减摩和耐磨性能(温度为200℃)。进一步,根据石墨-二硫化钼涂层常温和高温下的摩擦磨损试验结果,利用多元线性回归分析方法和最小二乘原理,得到了适用于试验工况参数范围内不同石墨含量、载荷、转速和温度下的石墨-二硫化钼涂层摩擦系数预测模型,并用预留的试验测试结果对摩擦系数预测模型进行验证,证明了预测模型的有效性。最后,分别采用与摩擦系数预测模型相同的工况参数、摩擦系数,通过有限元仿真研究了石墨-二硫化钼涂层深沟球轴承的接触力学性能,数值结果表明:深沟球轴承滚道表面涂覆石墨-二硫化钼涂层可以有效改善轴承的接触力学性能,从而延长其使用寿命;降低载荷和转速可以减少涂层因应力或温升过大而导致的失效;在200℃时石墨-二硫化钼涂层深沟球轴承的生热量最小,表现出较好的接触力学性能。