随着航天空间技术事业的快速发展,固体润滑涂层对空间机构活动轴承满足长寿命、高可靠性、高精度的需求起到了重要的作用。空间机构低速环境下常采用球面关节滑动轴承,而中低速环境下也采用球轴承或滚子轴承。固体涂层主要在油脂等无法满足的苛刻工况条件下工作,同时也需要在温度、转速等工况处于正常范围时与油脂协同工作。本文便以滚动轴承与滑动轴承的表面润滑设计为背景,研究氮化物固体涂层在油润滑下的抗磨抗疲劳性能,以及在无油高温下的自润滑性能与承载能力,为变温变载等复杂服役工况的轴承表面润滑设计提供指导。首先,本文为完成滚动轴承表面氮化物涂层的油润滑性能测试,选用了某航天机构用高温角接触球轴承71910C,搭建了滚动轴承油润滑的试验系统。通过拟动力学理论计算,优选了球轴承的实验方案。利用完全弹流与弹性接触模型计算了轴承沟道接触区的涂层界面以及基体次表层的应力分布。最后通过油润滑测试系统完成了球轴承71910C的固液复合润滑实验,结合轴承接触区的涂层磨损情况分析判断了氮化物涂层的抗磨抗疲劳能力。为了研究涂层从非高温有油润滑到无油高温的综合性能,选用了同种型号轴承71910C,在高温实验台架上完成了球轴承表面氮化物涂层高温500℃的无油性能试验。通过拟动力学以及热弹性接触模型分析得到了轴承的动态特性以及表面氮化物涂层的应力状态,结合测试摩擦力矩结果与表面形貌,分析判断了氮化物涂层在滚动轴承上的高温摩擦磨损性能。为了进一步判断氮化物涂层在滑动轴承上的高温摩擦性能,选用了某航天机构用关节轴承作为研究对象。首先利用球面协调接触模型完成了关节轴承的承载特性与摩擦力矩预测分析。其次通过高温实验台架完成了多组含有氮化物薄膜的不同型号关节轴承的高温摩擦力矩性能测试,结合摩擦力矩计算模型,通过对照分析了轴承摩擦过程波动和发展规律,判断了含有氮化物涂层的关节轴承不同尺寸与工况下的摩擦性能,验证了轴承上氮化物涂层的高温润滑性能以及抗磨能力。