球轴承运转灵活，摩擦力矩小，应用广泛，在空间机构中较为常见，但这些优点只有润滑合理时才存在，否则容易出现摩擦力矩增大、不稳定甚至轴承卡死的情况。空间的真空环境使得润滑十分困难，因此需要在真空中针对球轴承摩擦力矩展开研究。国内外关于空间摩擦学、球轴承摩擦力矩的研究有不少，但针对空间机构用球轴承摩擦力矩的研究并不多见。针对这种情况本文做了以下工作：搭建了可以提供真空及温度环境的摩擦力矩实验系统。对空间润滑方式进行了探讨，选择MoS2膜润滑、PFPE（全氟聚醚）脂润滑以及二者结合的混合润滑作为润滑条件，以无润滑的情况作为对照。分析空间环境对球轴承的摩擦力矩的影响，选取真空度、温度为关键因素，另外选取转速、载荷等作为实验因素，测试了球轴承的摩擦力矩，对其磨损机理进行了分析。本文对球轴承进行了摩擦力矩实验，结果表明：MoS2膜润滑球轴承启动容易；摩擦力矩小且稳定，真空中要比大气下小许多，对温度不太敏感，随转速升高先增大后减小，随载荷线性增长。无润滑球轴承摩擦力矩大且波动大；通常对温度、转速也不太敏感，但当温度、转速稍高时会急剧增大；通常随载荷线性增长，但在真空中重载下时会急剧增大。有脂润滑球轴承启动摩擦力矩较大，磨合期长，真空中比大气下稍大。PFPE脂润滑球轴承摩擦力矩随温度升高而减小，随载荷增加先略有减小后线性增大，随转速升高先增大后减小。添加1.5%纳米SiO2颗粒改性的PFPE脂润滑球轴承摩擦力矩一般要比PFPE脂润滑球轴承的要小，在低温、重载时特别明显。摩擦力矩随温度的升高而持续减小，随载荷或转速的增大均是先略有增大后持续减小。混合润滑球轴承的摩擦力矩温度特性与PFPE脂润滑球轴承的类似，摩擦力矩转速特性、载荷特性与改性的PFPE脂润滑球轴承的一致。通过SEM照片及能谱分析结果可知：固体膜润滑球轴承的MoS2复合润滑膜破坏严重，但基体磨损轻微；无润滑球轴承的磨损非常严重；PFPE脂润滑球轴承、采用纳米SiO2改性的PFPE脂润滑球轴承磨损轻微，其中后者更轻；混合润滑球轴承的MoS2膜的破坏也很严重，基体磨损轻微。综合分析认为：在空间机构中，当载荷小、寿命要求短，宜选用固体膜润滑球轴承；当载荷较大、寿命要求长时，宜选用合适的脂润滑球轴承。