(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111419183.7 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 上海航天控制技 术研究所 地址 201109 上海市闵行区中春路15 55号 (72)发明人 毛宇泽　孙丹峰　张云环　施雷　 申天宇　王洁　 (74)专利代理 机构 上海元好知识产权代理有限 公司 31323 代理人 张妍　徐雯琼 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种空间长寿 命轴承组件的设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种空间长寿命轴承组件的 设计方法， 包括以下步骤： S1、 建立轴承动力学分 析模型； S2、 针对空间轴承的恶劣工况塑性变形 失效和长期运转疲劳失效， 对所述轴承动力学分 析模型进行优化； S3、 针对复合材料保持架磨损 失效， 进行空间复合材料保持架磨损寿命分析， 确定保持架材料； S4、 针对润滑油流失导致润滑 失效， 设计空间长寿命轴承的补充供油设置； S5、 对上述步骤确定的空间轴承进行长寿命 试验， 验 证该空间轴承 具备长寿命性能。 本发 明方法可提 高空间旋转机构可靠性， 减少机械系统故障、 提 高平台运转精度、 降低维护需求、 延长空间设备 使用寿命。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114297820 A 2022.04.08 CN 114297820 A 1.一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立轴承动力学分析模型； S2、 针对空间轴承的恶劣工况塑性变形失效和长期运转疲劳失效， 对所述轴承动力学 分析模型进行优化； S3、 针对复合材料保持架磨损失效， 进行空间复合材料保持架磨损寿命分析， 确定保持 架材料； S4、 针对润滑油流失导 致润滑失效， 设计空间长寿命轴承的补充供油设置； S5、 对上述 步骤确定的空间轴承进行长寿命试验， 验证该空间轴承具 备长寿命性能。 2.如权利要求1所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述轴承动 力学分析模型需包含轴承装配参数、 工况参数、 结构参数、 沟曲率系数、 材料参数、 润滑参 数。 3.如权利要求1所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述的步骤 S2进一步的包含以下步骤： S21、 针对空间轴承的恶劣工况塑性变形失效， 计算在恶劣工况下的轴承最大接触应 力， 确定轴承的最大接触 应力在空间轴承材 料屈服强度之下； S22、 针对空间轴承的长期运转疲劳失效， 计算正常工况下的轴承接触应力， 确保其在 轴承材料的无限寿命区间内。 4.如权利要求3所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述的步骤 S21进一步的包含以下步骤： S211、 由于轴承在恶劣工况下的工作载荷最大， 基于步骤S1建立的轴承动力学分析模 型， 求解轴承在恶劣工况下 的轴承最大接触应力， 并判断恶劣工况下 的轴承最大接触应力 是否在轴承材 料屈服强度之下； S212、 若计算得到轴承在恶劣工况下的最大接触应力小于空间轴承材料的屈服强度， 则进行下一步的设计； 计算得到轴承在恶劣工况下的最大接触应力大于空间轴承材料的屈 服强度， 则对所述轴承动力学分析模型中的结构参数进行优化设计， 直至恶劣工况下 的轴 承最大接触 应力在轴承所用材 料的屈服强度内。 5.如权利要求3所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述恶劣工 况包括整机在加速度下的工况、 轴承受到冲击时的工况、 轴承在振动时的工况。 6.如权利要求4所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述的步骤 S22进一步的包含以下步骤： S221、 基于步骤S2 1修改后的的轴承动力学分析模型， 计算轴承在正常运转工况下的最 大接触应力， 并判断该最大接触 应力是否在轴承材 料的无限疲劳区间内； S222、 若计算得到的轴承在正常运转状况下的最大接触应力在轴承材料的无限寿命区 间内， 则进行下一步的设计； 若计算得到的轴承在正常运转状况下 的最大接触应力不在轴 承材料的无限寿命区间内， 则对所述修改后的轴承动力学分析模型进行优化设计， 直至轴 承在正常运 转状况下的最大接触 应力处于轴承材 料的无限寿命区间内。 7.如权利要求1所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述的步骤 S3具体为： 基于S2所述的优化后的轴承动力学分析模型， 针对复合材料保持架磨损失效， 采 用摩擦磨损试验机模拟保持架的工况， 对空间复合材料保持架进行磨损试验， 并确定保持权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114297820 A 2架材料为多孔聚酰 亚胺的复合材 料。 8.如权利要求7所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 通过计算保 持架兜孔及引导面的接触载荷、 滑动速度和接触时长， 确定所述的需要摩擦磨损试验机模 拟的保持架的工况。 9.如权利要求1所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述步骤S4 具体为： 根据上述步骤确定的轴承动力学分析模型对该轴承的润滑状态进行分析， 确定润 滑油量需求， 采用长寿命补充 供油装置， 确保空间轴承在长寿命周期下润滑油供应充足， 满 足润滑需求， 不会发生润滑失效。 10.如权利要求9所述的一种空间长寿命轴承组件的设计方法， 其特征在于， 所述补充 供油装置为多孔储油环， 该多孔储油环安装在轴承外部， 用于储存油量， 并在一段周期内逐 渐释放至轴承内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114297820 A 3