自润滑关节轴承越来越广泛地应用在航空航天、铁道机车等高科技领域,衬垫材料摩擦学性能是影响关节轴承寿命的主要因素,而衬垫材料在高摆频、重载荷共同作用工况条件下的失效机理是制约众多工程发展的主要难题。因此,本文结合关节轴承工况,利用自制的关节轴承摩擦磨损试验机对铜网复合衬垫和聚四氟乙烯(PTFE)编织衬垫关节轴承在圆周方向往复摆动进行了摩擦学性能研究。通过大量试验和分析,研究了高摆频、重载荷对关节轴承衬垫材料摩擦学性能的影响,并分析了两种衬垫材料关节轴承等效应力分布状态及其等效应力随接触压力变化的规律,主要研究工作如下:在原有试验机测量关节轴承摩擦系数和磨损量的基础上,设计了在线检测关节轴承摩擦面摩擦温度的方法,并实时测得了摩擦面的摩擦温度。通过对4种不同关节轴承试验,系统分析和研究了摆动频率和接触压力对关节轴承衬垫材料的摩擦学性能的影响,并探讨了pv值对衬垫材料磨损机理和摩擦学性能的影响关系。建立了摩擦系数、磨损量与摩擦温度随摆动频率和接触压力的变化趋势,探讨了摩擦温度对衬垫材料性能的影响规律,进一步提出了不同关节轴承的最佳使用工况。采用三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X衍射仪(XRD)对关节轴承衬垫材料摩擦磨损表面形貌进行了微观分析,探讨了衬垫材料在不同条件下的磨损机理,阐述了不同条件下衬垫材料磨损机理转变的过程,并针对不同自润滑关节轴承的磨损情况以及不同轴承材料、粘接剂类型和粘结工艺对关节轴承摩擦学性能的影响,确立了最佳的轴承外圈材料和粘接剂类型。利用ANSYS有限元软件分析了铜网衬垫关节轴承和编织衬垫关节轴承等效应力分布状态,得到了这两种关节轴承最大等效应力,验证了试验过程中的一些磨损现象,并探讨了等效应力随接触压力变化趋势。通过改变关节轴承球径,分析了关节轴承结构对其应力分布的影响,得到了关节轴承等效应力随球径改变的变化趋势。