年度 研究内容 预期目标 转精度的最主要因素；建立轴承服役性能衰退的模型，揭示服役工况对轴承性能的影响机制；提出较完备的轴承性能监测技术与在线预紧技术。 （8） 完成项目中期检查报告。 本年度预期发表论文31-37篇；申请专利7-9项，培养硕士、博士22-25名 化设计原理与方法；轧制塑性变形热力耦合模型和数值模拟；研究磨削比能、磨削热和磨削力的数学模型； 2.3在轴承服役性能机理方面，研究滚动轴承各组件宏微观几何特征及载荷引起的变形在多结合面间的传递及累积规律及其对轴承回转精度的影响；研究服役条件下轴承旋转精度随时间的演变规律；研究轴承服役性能指标在线实时测量及预紧力实时调控技术； 2.4构建相应的试验台：高速重载轴承动态接触、摩擦学与疲劳试验台建设；轴承固体表面润滑介质分布测量与润滑油膜的测量技术的开发； 第三年度是对基础理论的深入研究、主要实验数据的处理与正确性校验、理论与实验对比工作。主要研究内容包括： 3.1 在润滑接触研究方面，(a)研究混合润滑接触状态下摩擦学表现；研究工况、装配、结构因素对动态接触问题、摩擦学行为问题的第 影响规律；研究精密滚动轴承寿命与可靠性及其动态接触机理 问题；(b)多因素耦合润滑模型构建；润滑状态转换的关键载荷、三 速度因素研究；实际供油条件下轴承中润滑油膜形成的模型建 立及数值求解；关键数据的重复性检验；(c)设计制备具有自修复年 功能的新型纳米润滑添加剂并研究其自修复机理。针对精密、重载、高速轴承开展极端条件下使用的润滑油脂的复合配方研究； 3.2 在轴承可控性制造方面，(a)高性能滚动轴承钢的实验室制备；轴承钢组织场、性能场和残余应力
（1） 建立微接触模型与方法；初步建立可靠性分析模型；获得轴承摩擦与磨损试验结果；揭示宏微观拓扑结构因素对高速精密轴承动力学表现的影响规律；揭示动态接触机理与摩擦学长期发展演化的规律。 （2） 完成多因素耦合润滑模型构建；润滑状态转换关键载荷速度确定；滚动轴承润滑温度、厚度油膜测量系统的开发；实际供油条件下轴承中润滑油膜形成的模型建立及数值求解 （3） 揭示适用于多种极端润滑条件下轴承润滑剂的复合配方规律。 （4） 建立热处理后性能场、残余应力场的特征及正确预测；揭示热处理工艺参数对微观组织、变形及残余应力影响的规律；并获得氮化+淬火复合表面改
年度 研究内容 场等多场的模拟方法、设计与调控机制研究；氮化+淬火复合表面改性新工艺研究;(b)滚道轧制过程弹性变形区、塑性变形区运动变化和应变状态分布规律；磨削温度场和温度变化历程的可控磨削和冷却技术研究； 3.3 针对轴承的性能控制与设计，研究面向预定精度的轴承相关参数反演计算策略；研究轴承热-力-服役性能的耦合关系；研究轴承装调工艺、服役条件等与轴承服役性能的影响规律。 3.4 开展轴承摩擦学、润滑、服役性能的试验，进行试验数据处理以及科学数据重复性校验工作。 预期目标 性后微观组织及其特征 （5） 揭示轴承滚道轧制过程基体材料变形分布规律及体组织和表面状态遗传演化规律；建立磨削比能、磨削力和磨削热量产生、传散控制方法；建立磨削温度场和温度变化历程的控制磨削方法； （6） 轴承反演设计方法；建立轴承热-力-服役性能的耦合模型； 本年度预期发表论文29-39篇；申请软著及专利7-9项；培养硕士、博士15-17名。 （1） 建立多尺度接触模型与方法；精密轴承摩擦学或动力学行为控制的关键尺寸规范；揭示高速轴承滚滑控制的接触机理与结构因素；揭示微幅扰动因素对精密轴承精度保持的影响规律。 （2） 建立润滑热失稳动力学模型，揭示轴承润滑油膜的建立及演化过程； （3） 提出固-液复合润滑薄膜体系的失效机理和损伤模型，揭示新型固-液协同润滑薄膜在多环境耦合下的多尺度协同润滑机理，获得适用于轴承摩擦副并具有一定环境自适应和自修复特性的长寿命、高可靠的固液协同润滑体系。 （4） 预计轴承服役条件与热处理工艺配合原理、轴承整体热处理工艺原理、轴承表面渗氮+淬火复合处理工艺原理；揭示轧制成形过程条件对滚道精度和组 第四年度是对主要基础理论研究成果的校验、对各种基本规律的总结及应用。主要研究内容包括： 4.1 在润滑接触研究方面，(a)实际轴承滚道与滚动体接触行为微接触区域变化问题的研究；极端工况与结构因素与轴承界面耦合场的接触适应性研究；高速重载第 精密轴承的功耗与温升的接触润滑机理；(b)局部油膜破裂分析；热失稳机理及模型研究；轴 承润滑油膜的建立及演化过程; 四 (c)将研制的固体润滑薄膜材料与高性能润滑油的结合，探索和揭示固-液复合润滑体系的多尺 寸协同润滑机理，建立基于固-年 液复合多重润滑的高可靠自适应润滑技术的相关理论。 4.2 轴承制备工艺方面的研究，包括(a)高性能滚动轴承钢工艺性能和服役性能研究、热处理工艺与组织控制原理、整体热处理轴承钢中微观组织与性能关系、表面改性轴承钢中渗氮层微观组织与性能关系等研究；(b)轧制过
年度 研究内容 预期目标 程基体组织和表面状态演化损织演化的影响规律；初步建立伤与裂纹形成分布规律、残余应轧制成形过程参数在线测量控力分布规律研究；轧制成形过程制方法；建立磨削温度场和温参数在线测量控制方法；磨削温度变化历程的控制磨削方法； 度场和温度变化历程的可控磨（5） 建立预紧力与轴承服役性能的削和冷却技术； 内在关联模型，实现轴承服役4.3 轴承服役性能深入研究及服役性能的在线动态调控； 性能在线调控技术进行实验研究；轴承原型的设计； （6） 完成重载及高速精密轴承原型4.4 关键数据的重复性检验； 的设计。 本年度发表论文38-44篇，申请 专利及软件注册7-9项，培养硕士或博士研究生25-31名。 建立服务于高端精密轴承技术第五年度为项目总结与验收阶（1） 段，重点是谁各种研究成果的整理、发展的数据库和提出研发设计完善。主要间就内容包括： 规范等； 5.1 在润滑接触研究方面，（a）针对高铁或轧机等高端精密轴承，研究润滑接触机理及摩擦学表现；基于课题综合理论与实验支持，进行高铁与高档数控机 床等轴承设计与台架实验；（b）滚动轴承润滑机理；滚动轴承 润滑热失稳条件；(c) 满足轴承摩擦副部件润滑要求的自适应五 润滑体系理论方法的建立；多因素耦合环境下其损伤模型和 寿命控制规律。在具有代表性的轴承摩擦副表面进行高性能年 复合固体润滑薄膜的均匀施镀、可靠粘结以及复合固体润滑体系的优化等关键技术集成，最终实现高端轴承摩擦副表面复合润滑薄膜体系的稳定化工艺规范及设计理念。 5.2 在可控性制造方面，（a）研究轴承热处理工艺宽容度及适用性；高性能滚动轴承钢梯度复
（2） 揭示滚动轴承润滑机理，建立轴承润滑设计理论；建立轴承润滑热失稳条件； （3） 建立轴承摩擦副自适应润滑体系的理论方法，发展3-4种具有超低摩擦系数和优异抗磨损性能以及具有自适应特性的轴承摩擦副表面润滑复合体系的集成化工艺，揭示新型复合润滑体系在多环境耦合下的协同润滑机理及其损伤模型和寿命控制规律。 （4） 建立不同服役条件轴承的不同表面处理技术适用准则；建立轴承滚道几何精度和组织性能控制成形工艺规划与优化方法； （5） 建立轴承滚道表层强化的数学模型及可控磨削方法 （6） 设计、生产装配并实验高速精
年度 研究内容 相组织精确调控理论；（b）轴承滚道几何精度和组织性能控制成形工艺规划与优化方法；揭示轴承滚道表层强化的可控机理； 5.3 各种理论模型的完善；高速精密与重载滚动轴承原型的制造、装配与性能测试；整理研究资料，课题验收。 5.4 课题总结与项目结题。 预期目标 密与重载滚动轴承原型各一套； （7） 完成项目验收。 本年度预期发表论文33-43篇；申请软著及专利3-5项；培养硕士、博士30-35名。 项目最后形成专著1本。
一、研究内容
本项目结合我国重大装备的需求，针对重大装备基础件滚动轴承的关键问题—轴承运动副的动态接触、摩擦与润滑、热失稳、组件的加工处理以及装配和服役过程，重点围绕高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论，高速重载精密轴承组件的控形控性制造和复杂工况下轴承服役性能创成三个关键科学问题，开展以下研究：
科学问题一： 高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论
高速重载精密轴承的滚动体、滚道、保持架、润滑介质形成多界面集成系统，表面的宏微观结构、界面的相互作用、润滑介质的分子特性等均会对轴承性能产生重大影响。工作在复杂工况下，轴承易发生多重模式的失效，而润滑接触失效是其主要原因之一。高速重载等极端的工作条件使得按常规设计和制造的轴承无法满足运行要求。
高速重载条件下，运动副表面微凸体接触及软化、滚动体与滚道表面及次表面发生的弹塑性变形及累积演化，导致运动副间隙剧烈变化、运动精度丧失及振动噪声增大等问题。发生的磨损、摩擦和高温将诱发运动界面接触区润滑膜失效破裂；高温、高应力和高剪切使得润滑剂-滚动体摩擦界面发生更为复杂的物理化学反应，滚动体材料与润滑剂分子及微结构发生不可逆变化，导致轴承润滑材料老化和界面系统失效进程加速；同时，通过可控的高应力诱发微塑性变形却可实现表面损伤修复，利用精确诱导的摩擦化学沉积反应可产生表面自修复等行为。对以上问题的研究涉及到多界面系统动态接触行为及演化规律、有效润滑油膜的建立机理及影响因素、润滑介质与摩擦表面相互作用等关键性基础问题。这些问题影响高速重载精密轴承系统的性能与服役行为，对轴承传统设计理论提出严峻的挑战。本项目将围绕高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论这一科学问题展开研究，主要内容包括：
研究内容1：轴承复杂界面系统相互作用的动态接触机理及轴承失效 高速重载精密轴承工作在多界面系统及多物理场环境中，其界面系统包括滚动体、内外滚道、保持架、润滑介质及装配组件等之间相互作用。高速重载精密轴承可靠稳定工作的本质在于界面系统在多物理场环境中能够自适应配合，维持原始设计、制造和安装等期望的性能要求。高速重载精密轴承界面系统多物理场相互耦合作用将产生特有的物理现象，需要考虑多种宏微观设计制造及安装使用因素或某些隐含因素，如微接触区域的扩展、塑性变形累积及长期演化规律等。在这样的界面系统及复杂工况下，其研究的核心问题是对复杂界面系统的接触机理认识、动力学相关及复杂性摩擦学行为的有效预测等。可以说，复杂界面系统相互作用的接触机理认识是高速重载精密轴承基础研究的核心问题，为进一步研究其他诸多相关问题提供重要的理论基础及科学根据。
高速重载精密轴承复杂界面微约束空间上涉及多物理、多系统、移动界面与多域问题的相互作用，例如弹性场、薄膜流动、热、宏微观表面几何拓扑结构特征、材料行为、润滑剂等问题。本课题通过发展复杂界面系统耦合场相互作用下