面向极端工况的高性能轴承是我国工业和国防重大装备的核心基础零件，是亟待攻克的“卡脖子”技术。本书系统构建从材料优选、精密制造到性能调控与服役应用的完整技术体系，深入阐释工程陶瓷的精密加工机理与核心技术，详细解析氮化硅陶瓷球与轴承套圈的精密制造工艺与质量控制方法，并通过对轴承摩擦磨损机理与润滑特性的深入研究，揭示其在极端工况下的性能演变规律。本书汇集该领域研究成果与工程实践案例，旨在为破解关键基础零部件在苛刻环境下的应用瓶颈提供理论指导与技术方案，对推动相关产业的技术进步与自主创新具有重要参考价值。
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目录
前言
第1章 陶瓷球轴承关键技术与性能 1
1.1 陶瓷球轴承概述 1
1.1.1 陶瓷球轴承技术发展情况 1
1.1.2 陶瓷球轴承材料 3
1.1.3 陶瓷轴承分类 7
1.2 陶瓷球轴承共性关键技术 8
1.2.1 陶瓷球轴承设计基本理论 8
1.2.2 陶瓷球轴承精密加工技术 10
1.2.3 陶瓷球轴承可靠性服役关键技术 11
参考文献 12
第2章 工程陶瓷精密加工技术 14
2.1 工程陶瓷加工机理及加工方法 14
2.1.1 工程陶瓷材料加工机理 14
2.1.2 工程陶瓷材料加工方法 19
2.2 工程陶瓷的磨削技术 21
2.2.1 工程陶瓷磨削技术概述 21
2.2.2 工程陶瓷磨削用机床及加工机理 21
2.2.3 工程陶瓷磨削用砂轮关键技术 23
2.2.4 工程陶瓷材料磨削案例 24
2.2.5 工程陶瓷高效磨削技术 29
2.3 工程陶瓷的研磨技术 30
2.3.1 工程陶瓷研磨技术概述 30
2.3.2 工程陶瓷研磨机及加工机理 31
2.3.3 工程陶瓷材料研磨案例 32
2.3.4 高效研磨辅助技术研究现状 35
2.4 工程陶瓷的抛光技术 36
2.4.1 工程陶瓷抛光技术概述 36
2.4.2 基于混合磨料的氮化硅陶瓷球抛光案例 37
2.4.3 高效抛光技术研究现状 38
参考文献 39
第3章 氮化硅陶瓷球精密加工 41
3.1 氮化硅陶瓷球加工工艺概述 41
3.1.1 氮化硅陶瓷球技术发展现状 41
3.1.2 氮化硅陶瓷球研磨工艺过程 42
3.1.3 氮化硅陶瓷球成球基本条件 43
3.1.4 研磨液的类型与选择 43
3.2 氮化硅陶瓷球的表面成型过程 45
3.2.1 表面成型原理 45
3.2.2 材料去除形式的分类 46
3.2.3 磨粒作用力影响因素 47
3.2.4 材料去除形式对加工表面的影响 48
3.3 氮化硅陶瓷球加工方式 50
3.3.1 传统V形槽研磨方式 50
3.3.2 其他V形槽研磨方式 51
3.3.3 自旋角主动控制研磨方式 52
3.3.4 锥形盘研磨方式 53
3.3.5 辅助加工方式 53
3.4 磨料对氮化硅陶瓷球研磨加工的影响 54
3.4.1 磨料的选用 54
3.4.2 磨料粒度对球体表面接触应力的影响 56
3.4.3 不同磨料研磨仿真分析 57
3.4.4 单一磨料对氮化硅陶瓷球研磨加工的影响 63
3.4.5 混合磨料对氮化硅陶瓷球研磨加工的影响 66
3.5 氮化硅陶瓷球检测 72
3.5.1 氮化硅陶瓷球几何形状精度检测 72
3.5.2 氮化硅陶瓷球表面质量检测 74
3.5.3 氮化硅陶瓷球振动值检测 75
参考文献 75
第4章 陶瓷球轴承套圈精密加工试验研究 77
4.1 双端面磨削试验研究 77
4.1.1 双端面磨削试验方案 77
4.1.2 双端面磨削试验结果分析 80
4.1.3 双端面磨削工艺与最优工艺参数 83
4.2 双端面研磨试验研究 87
4.2.1 双端面研磨试验方案 87
4.2.2 双端面研磨试验结果分析 88
4.3 氮化硅外圆磨削试验研究 90
4.3.1 氮化硅外圆磨削试验方案 90
4.3.2 氮化硅外圆磨削试验结果分析 92
4.3.3 氮化硅外圆磨削工艺优化 95
4.4 氮化硅内圆磨削试验研究 96
4.4.1 氮化硅内圆磨削试验方案 96
4.4.2 氮化硅内圆磨削表面形貌分析 97
4.4.3 氮化硅内圆磨削工艺优化 97
4.5 套圈沟道精磨试验研究 98
4.5.1 套圈沟道精磨试验方案 98
4.5.2 套圈沟道精磨试验结果分析 100
4.5.3 套圈沟道精磨表面粗糙度分析 101
4.5.4 套圈沟道精磨圆度分析 101
4.5.5 套圈沟道精磨工艺优化 104
4.6 套圈沟道超精加工试验研究 104
4.6.1 套圈沟道超精加工概述 104
4.6.2 套圈沟道超精加工试验方案 109
4.6.3 超精加工工艺参数对沟道表面粗糙度的影响 110
4.6.4 超精加工工艺参数对沟道圆度误差的影响 112
4.6.5 超精加工工艺参数对沟道沟形误差的影响 114
4.6.6 不同工艺对轴承沟道加工质量的影响 115
4.7 套圈沟道超精加工工艺优化 117
4.7.1 沟道表面粗糙度模型的建立 117
4.7.2 沟道表面粗糙度工艺参数灵敏度计算方法 117
4.7.3 试验结果分析 119
4.7.4 沟道表面粗糙度调控策略研究 120
4.7.5 沟道表面粗糙度优化试验验证 126
参考文献 128
第5章 氮化硅全陶瓷球轴承摩擦磨损及润滑特性 129
5.1 全陶瓷球轴承动力学模型建立 129
5.1.1 全陶瓷球轴承元件的位移-变形关系 131
5.1.2 陶瓷球与保持架的作用力分析 138
5.1.3 保持架与引导套圈的作用力分析 140
5.1.4 全陶瓷球轴承动力学模型的建立与求解 141
5.2 氮化硅陶瓷球轴承摩擦磨损机理 144
5.2.1 滑动摩擦机理 144
5.2.2 滚动摩擦机理 146
5.2.3 氮化硅材料其他摩擦磨损机理 148
5.3 氮化硅陶瓷球轴承润滑关键技术 151
5.3.1 液体润滑关键技术 152
5.3.2 固体润滑关键技术 154
5.3.3 极端工况下轴承润滑技术研究 156
5.4 低温工况下氮化硅表面形貌与摩擦磨损性能研究 160
5.4.1 摩擦磨损性能试验 160
5.4.2 温度对氮化硅摩擦磨损性能的影响 163
5.4.3 表面粗糙度对氮化硅摩擦磨损性能的影响 167
5.4.4 低温工况下氮化硅摩擦磨损机理分析 170
5.5 低温工况下PTFE自润滑保持架对氮化硅的润滑作用 176
5.5.1 低温工况下保持架接触特性分析 177
5.5.2 低温工况下PTFE保持架材料与氮化硅摩擦磨损试验研究 181
5.5.3 PTFE自润滑转移膜形成机理与润滑特性分析 188
5.5.4 PTFE自润滑转移膜在氮化硅配副间的转移特性分析 192
参考文献 195
第6章 高性能全陶瓷球轴承在极端工况环境的应用 197
6.1 轴承技术领域的极端工况概述 197
6.1.1 极端温度工况 200
6.1.2 强腐蚀环境 202
6.1.3 强辐射环境 205
6.1.4 绝缘环境 206
6.1.5 超高速工况 207
6.1.6 低速重载工况 209
6.2 低温工况下氮化硅全陶瓷球轴承性能试验研究 211
6.2.1 低温试验平台设计及试验方案 212
6.2.2 低温工况下全陶瓷球轴承性能分析 214
6.2.3 全陶瓷球轴承试验前后性能对比分析 218
6.2.4 低温工况下氮化硅全陶瓷球轴承润滑特性分析 220
6.3 陶瓷球轴承在极端工况下的应用 224
6.3.1 航空航天领域的应用 224
6.3.2 极端工况下的应用 227
6.3.3 交通领域的应用 228
6.4 陶瓷球轴承极端工况服役技术展望 229
参考文献 232
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