展开轮是轴承钢球表面质量检测机构的关键部件,增大摩擦系数可以减少打滑和提高钢球展开效率,同时还需降低展开轮表面的磨损以提高展开轮的寿命。为此,本文将微结构表面技术应用于展开轮,并结合试验和有限元法对展开轮微结构表面摩擦磨损特性进行研究。首先,对已磨损展开轮的磨损形貌进行分析,判断展开轮的磨损类型。结合微结构表面形貌和材料特性分析微结构减磨机理。进行应力分析,建立摩擦副表面应力应变数学模型,通过应力应变模型和破坏原则分析表面应力分布对摩擦系数和磨损率的影响规律,并利用Archard磨损理论建立基于有限元法的微结构表面磨损数学模型。然后,根据钢球与展开轮的接触形式建立钢球—微结构试件滑动摩擦磨损模型,设计搭建摩擦磨损试验台,以载荷和微结构单坑面积为变量进行干摩擦磨损试验,测得3种载荷下不同试件的摩擦系数和磨损量。通过试验数据分析摩擦系数和磨损量变化规律,研究载荷和微结构单坑面积对展开轮摩擦磨损性能的影响。通过对试验数据进行拟合,得到建立有限元仿真模型所需的参数,即压力影响因子和相对滑动影响因子。最后,以钢球—展开轮滑动摩擦磨损模型为基础,分别建立微结构表面及光滑表面磨损的有限元模型。对微结构表面和光滑表面的应力分布进行静力学分析,通过有限元法数值模拟两种表面在相同载荷下的磨损过程,对最大磨损深度和磨损量变化进行分析,得到微结构对展开轮表面磨损性能的影响规律。通过与试验数据对比分析,验证有限元数值模拟的准确性。本文通过应力应变理论对表面微结构增摩降磨机理进行分析,结合试验和有限元仿真的方法研究展开轮微结构表面增摩降磨特性,获得微结构参数对摩擦系数和磨损量的影响规律。