作为航空发动机转子系统的支承部件，滚动轴承性能的好坏是整个转子系统可靠工作的关键，直接影响到发动机的整体性能。高温、重载等极苛刻工况条件对于滚动轴承的使用性能提出了更高的要求。开发专用的轴承试验装置进行航空发动机高速主轴轴承试验，可以为准确评价轴承性能和改进轴承结构设计提供可靠的试验数据，已成为轴承学科发展的基础性科学问题。论文研制了一种小型高速轴承试验装置，基于模拟航空发动机主轴轴承的润滑特性，具有相同的支承结构、润滑方式和工况条件，可以为航空发动机的高速主轴轴承提供轴承试验平台。系统采用模块单元化设计，既可以测试球轴承，又可以测试滚子轴承。被试轴承最高转速可达42000r/min，轴向和径向极限载荷可达4000N，并可实现伺服加载。论文确定了小型高速轴承试验装置系统的总体方案，完成了试验装置的机械主体结构设计。采用Pro/Engineer建立了试验装置的三维模型，利用有限元法对试验装置整体进行了线性静力分析、模态分析和谐响应分析。通过将轴承简化为径向弹簧单元，得到主轴系统简化有限元模型。对主轴系统进行静态特性分析，得到主轴静刚度的简化计算方法。对主轴进行模态分析，得到主轴系统共振频率，可以满足试验装置转速谱控制的要求。主轴系统的谐响应分析，研究了激振力频率对于主轴系统动态响应的影响，计算了不同位置的响应应力与响应位移。通过模拟轴承座承载方式，得到机体静载下的应力分布。再由机体的模态分析，得到机体的固有振型和固有频率，可以作为轴承试验装置结构参数优化的依据。对试验装置整体的动静态特性分析，验证了论文所设计试验装置可以满足技术指标和使用性能要求。完成了对小型高速轴承试验装置机械系统各组成单元的安装与调试，阐述了相关关键技术。完成了试验装置电主轴驱动系统、滑油润滑系统、电动缸伺服加载系统和控制与信号采集系统的集成协同工作，证明了本文试验装置能够满足预定的设计要求，可以进行模拟实际工况的轴承试验。