展开轮是轴承钢球检测轮式展开机构的核心部件。展开轮与钢球之间的打滑降低了钢球检测效率,展开轮的磨损失效增加了钢球检测成本。针对以上两个问题,本论文对展开轮表面凹坑形微结构的几何参数(形状、大小、深度、间距)进行优化,获得增摩降磨(增加摩擦系数,降低磨损量)特性最佳的展开轮表面微结构几何参数匹配。首先,进行接触分析,基于Hertz理论计算钢球与展开轮之间的接触变形;进行摩擦分析,确定钢球与展开轮之间的摩擦类型,分析展开轮表面微结构的增摩机理;进行磨损分析,确定展开轮的主要磨损类型,分析展开轮表面微结构的降磨机理;基于Archard磨损模型获得利用有限元数值模拟方式计算微结构展开轮磨损深度的方法。然后,进行正交试验设计,使用ABAQUS软件对不同几何参数的微结构展开轮进行磨损数值模拟,计算获得不同几何参数微结构展开轮在0.2s时间内的磨损深度;分别以最小磨损深度和最大摩擦系数为优化目标,建立展开轮表面微结构几何参数优化模型;进行多目标优化问题求解分析,利用MATLAB软件基于NSGA-II算法求解参数优化模型,获得可行域内增摩降磨特性最佳的展开轮表面微结构几何参数匹配。最后,简化钢球-微结构展开轮接触模型,设计搭建试验台,按正交试验设计加工微结构试件,进行点接触干摩擦磨损试验;测量不同微结构试件的摩擦系数与磨损质量,对比磨损试验与数值模拟结果,验证展开轮磨损数值模拟的准确性,确保本论文基于数值模拟建立展开轮表面微结构几何参数优化模型的合理性,以及最佳参数匹配的正确性。本文利用理论分析、数值模拟和物理试验相结合的方式,研究展开轮表面凹坑形微结构的最佳几何参数匹配,为微结构展开轮应用于钢球表面质量自动检测机提供理论依据。