航空航天、国防军事等一些尖端技术领域对自润滑关节轴承的使用越来越广泛,关节轴承在这些领域中的工作工况较为复杂,往往承受高摆频、重载荷以及复合摆动的共同作用而失效,然而目前并没有统一的试验设备和试验标准来评价自润滑关节轴承的摩擦学性能,这严重制约了自润滑关节轴承的可靠性和轴承产品的更新换代。本文依据国内外自润滑关节轴承及其试验设备的发展概况,提出了复合摆动式关节轴承性能试验机方案,并进行了试验机的详细设计、计算、安装以及调试等工作,通过对某型号自润滑关节轴承进行的摩擦磨损性能试验,验证了试验机的使用性能,同时探讨了该型号关节轴承的磨损机理。主要研究工作如下:针对复合摆动、高频、重载条件下自润滑关节轴承的摩擦磨损性能、使用寿命以及可靠性设计了试验机的方案,该方案实现了关节轴承的复合摆动,突破了目前报道的关节轴承试验机摆动频率不超过1Hz的极限,解决了摆动频率和接触压力不能同时提高的矛盾。绘制了试验机装配图以及各零件的加工图纸,完成了试验机动力传动系统、加载系统以及测量系统的安装调试工作。通过模拟计算和性能试验对试验机的主要参数进行了误差分析,结果显示:这些参数的相对误差均小于目前文献报道,或与之相当,能满足试验精度的要求。同时对试验数据测量的重复性以及试验机对不同关节轴承摩擦磨损试验的有效性进行了评价,证明该试验机重复精度高,且能对不同衬垫关节轴承进行试验。通过对某型号自润滑关节轴承进行摩擦学试验,分析了不同摆动形式、不同摆动频率以及不同压力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,验证了该试验机各个系统设计的合理性、运转的平稳性以及测量数据准确性等特点,达到了预期的设计目标。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及三维形貌轮廓仪对自润滑关节轴承摩擦磨损表面进行微观分析,探讨了其在不同工况下的磨损机理,分析结果表明:主要存在挤压磨损、磨粒磨损、粘着磨损以及疲劳磨损。