刚柔球面滑动摩擦副关节轴承是球面滑动轴承的一种,其特点是结构相对简单、耐冲击、承载力大,具有自润滑、自调心功能。随着自润滑关节轴承在航空航天、铁路机械等领域的需求量不断增加,对自润滑关节轴承的安全可靠性以及其使用性能的要求越来越高,在这些系统中使用的关节轴承的突发失效将会导致不可预测的严重后果,自润滑编织衬垫是影响自润滑关节轴承承载能力和使用寿命的关键因素,磨损是自润滑衬垫的主要失效形式,自润滑关节轴承的磨损过程主要体现为PTFE转移膜的形成和剥落。摩擦副表面转移膜的磨损失效机理研究已成为目前摩擦学领域的热点问题之一。因此,开展刚柔球面接触副关节轴承的失效机理研究,建立刚柔球面接触副关节轴承失效机理的物理模型,提出合理的失效判定准则,对改善关节轴承使用性能作用显著。本课题通过对PTFE/芳纶复合编织衬垫关节轴承进行磨损失效试验,分析了对自润滑关节轴承磨损失效产生影响的各种因素,探讨了刚柔球面滑动摩擦副关节轴承的失效机理。本文对比分析了衬垫经不同接枝改性处理对摩擦学性能的影响及试验条件对摩擦学性能影响的主次因素,结果表明:接枝改性处理衬垫可以有效提高轴承衬垫的粘接性能;自润滑关节轴承的摩擦磨损性能与摆动频率呈现明显的相关性,摩擦系数和磨损率均随摆动频率的增大而减小,而摩擦温度随之升高;衬垫经改性处理的轴承摩擦系数、磨损量以及摩擦温升均明显降低,表明衬垫经改性处理后改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。通过在加速寿命试验条件下对自润滑关节轴承进行磨损失效试验,建立了刚柔球面接触副关节轴承失效的磨损量和摩擦温升的判定准则;分析了工况条件和接枝改性处理对刚柔球面接触副关节轴承失效的影响,并对比了试验失效时间与计算所得磨损寿命,对试验所用轴承性能做了评价;通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪观察了在摩擦磨损过程中刚柔球面接触副关节轴承衬垫表面的微观形貌变化,深入分析了衬垫的磨损特征,进而建立了自润滑关节轴承磨损失效的物理模型。课题的研究成果对自润滑关节轴承失效判定准则的修订和延长此类关节轴承的使用寿命具有重要的参考价值。