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无保持架球轴承作为一种新型的非标准滚动轴承,凭借着结构简单、承载能力高、摩擦阻力小和轻量化的结构特点必将会成为无人机和航空航天等领域应用的基础零件。然而,此类轴承虽消除了保持架带来的摩擦阻力,但滚动体之间的接触碰撞和摩擦依然影响其工作性能。为消除这一问题,在轴承外滚道设计变速曲面使滚动体实现自动离散,但同时也带来了因变速曲面磨损而影响滚动体的自动离散。为此,本文针对带变速曲面的无保持架球轴承进行摩擦磨损性能分析,通过理论分析、数值仿真和试验验证,建立变速曲面磨损模型,并对其磨损失效时间进行预测。首先,根据无保持架球轴承滚动体离散运动状态,对滚过变速曲面的滚动体速度进行分析,建立滚动体滚过变速曲面的速度方程;对滚动体与变速曲面的接触形式和受力状态分析,建立滚动体与变速曲面处的接触力学模型;分析滚动体与变速曲面间的磨损类型,并结合之前求解的速度和应力方程,基于经典的Archard模型建立变速曲面的理论磨损模型。其次,针对理论磨损模型中的磨损深度进行研究,基于有限元法建立用于数值模拟的离散化磨损深度方程;针对改进的6206型轴承,分别建立带椭圆形和圆角矩形变速曲面的无保持架球轴承的有限元仿真模型,通过对其进行静力和动力数值模拟分析,确定两种变速曲面接触区域的应力值;将所确定的应力值带入离散化磨损深度方程,对比分析两种不同变速曲面的总磨损深度和磨损次数;根据磨损深度进行数据拟合,建立两种变速曲面磨损深度和磨损次数的关系方程,为后期变速曲面的失效时间预测提供理论依据。最后,为验证变速曲面磨损模型中磨损深度与次数关系的正确性,搭建无保持架球轴承磨损物理样机,选取3组不同磨损时间下的变速曲面进行试验,通过对磨损质量和磨损深度测量,对比理论结果和试验结果,验证了理论模型的正确性;最后对改进的6206型无保持架球轴承变速曲面进行算例预测,建立其变速曲面磨损失效模型,确定不影响滚动体离散的变速曲面失效时间。本文通过对变速曲面的摩擦磨损性能分析,确定了变速曲面磨损程度对滚动体离散的影响,该技术对带变速曲面无保持架球轴承的应用具有重要意义。