牙轮钻头是钻井领域中最重要的破岩工具之一,它的寿命直接影响着钻井的效率和成本。众所周知,牙轮钻头轴承失效是影响牙轮钻头寿命的最关键因素之一,其主要形式为粘着磨损,而浮动套轴承就能改善轴承粘着磨损现象。但是在实际的工作中,浮动套轴线会发生偏转,这样就造成了浮动套的边缘发生应力集中现象,降低了浮动套轴承的使用寿命。本文将浮动套的外表面设计成球面,这样使浮动套在实际工作中,接触的表面积增大,降低了接触应力,提高了浮动套轴承的寿命,进而提高牙轮钻头的寿命。论文开展的主要工作如下：1)设计了一种球面浮动套轴承结构,并通过理论分析和有限元模拟分析,发现相同条件下球面浮动套在应力上均小于普通浮动套,能够有效地改善普通浮动套的应力集中现象；2)本文选取18CrNiMo7-6钢作为球面浮动套的基体材料,制定了合适的热处理工艺并对其进行数值模拟。在经过数值模拟后,发现热处理后的球面浮动套提高了耐磨性能和抗冲击的能力,较好地满足牙轮钻头的实际工况；3)为了进一步提高球面浮动套的摩擦性能,本文将TiN涂层技术应用于牙轮钻头轴承系统中。测试TiN涂层一系列参数,发现TiN涂层能够有效地降低摩擦副间的摩擦系数,并且提高其表面硬度,增加了耐磨性能,说明TiN涂层技术能够有效地提高牙轮钻头的寿命。