1、空間軸承是航天機構的最基本組成部分，也是構成其他組件的關鍵零部件。因此，空間軸承的可靠性是航天機構正常運轉、實現預定功能和預計壽命的基礎保障?？臻g軸承長期工作于空間環(huán)境，高低溫、交變溫度、高真空、失重和強輻射等環(huán)境因素對其工作性能和使用壽命有明顯的負面影響，致使其失效模式主要包括地面環(huán)境中常見的失效模式和空間環(huán)境因素引發(fā)的特有失效模式。本文主要從理論角度出發(fā)，研究空間軸承可靠性影響因素作用機理及其演化規(guī)律，揭示空間軸承面臨的失效模式及機

2、理，并在此基礎上提出消除或減緩環(huán)境因素激勵引起失效的方法和措施。本文以精密軸系中的空間軸承為研究對象，開展可靠性影響因素演化規(guī)律研究，主要研究內容如下：
　　針對空間軸承熱學特性，以滾動球軸承的擬靜力學、傳熱學以及摩擦生熱理論為基礎，分析固體潤滑空間軸承的摩擦力矩和摩擦熱，構建空間環(huán)境中空間軸承的熱傳遞網絡模型，應用有限元仿真、理論分析和實驗研究方法分別研究轉速、軸向載荷和交變溫度對空間軸承熱學特性的影響。
　　針對空間軸承

3、固體潤滑膜MoS2的磨損，基于滾動軸承的運動學、動力學和Archard磨損理論建立空間軸承的磨損模型和壽命模型，分別研究轉速和載荷對潤滑膜磨損深度的影響規(guī)律。在靜力學的基礎上，考慮裝配偏差中徑向位置偏差，建立其和徑向載荷的關系，探究徑向位置偏差影響空間軸承內、外圈溝道不同角位置的磨損狀況。
　　針對空間軸承間隙的演化規(guī)律，從內外圈配合、軸承溫升、預緊力和磨損等角度出發(fā)，分別分析軸承間隙隨其演化規(guī)律?；趶椥粤W，分析內外圈過盈量擠

4、壓內外圈溝道變形，得到過盈量對軸承間隙的作用機理；依據載荷與變形的關系，揭示軸承間隙隨工作載荷變化的規(guī)律；在溝道磨損的基礎，將磨損量折算成空間軸承半徑變化量，確定磨損后軸承新的結構參數，分析磨損后滾珠變形量的變化，確定磨損后軸承間隙。
　　針對空間軸承預緊力演化規(guī)律，從裝配狀況、磨損、交變溫度和工作載荷的角度出發(fā)，分別分析空間軸承預緊力隨其演化規(guī)律。為保證對空間軸承精確施加軸向預緊力，在考慮配合處摩擦特性的基礎上，分析不同過盈量對

5、初始預緊力與擰緊力矩關系的影響，并通過實驗對理論分析予以驗證。根據溝道磨損量，計算出空間軸承結構參數變化量，依據變形協調關系分析精密軸系中空間軸承內滾珠變形量的變化量，得到預緊力隨磨損深度的演化規(guī)律?；跓崃W計算交變溫度引起精密軸系組件的尺寸和預緊力的變化，揭示預緊力隨交變溫度的變化規(guī)律。采用滾動軸承靜力學計算工作載荷下滾珠變形量的變化量，對變形量的變化量進行分析，確定預緊力與工作載荷的關系。
　　針對空間軸承失效模式，通過對空

6、間軸承故障演化趨勢進行研究，分析故障的形成因素及其作用機理。根據空間軸承和空間環(huán)境的特點，在運行過程中由于潤滑膜MoS2磨損導致空間軸承面臨著潤滑失效和預緊失效；在交變溫度的作用下，預測空間軸承可能面臨的預緊失效、精度失效、“卡滯”或“卡死”失效、自鎖現象、潤滑失效和過盈連接失效。搭建交變溫度影響預緊力的實驗平臺，開發(fā)預緊力測試軟件，驗證交變溫度影響預緊力的規(guī)律。
　　基于空間軸承使用壽命，提出固體潤滑空間軸承預緊力優(yōu)化的新方法。