随着机械制造技术的发展,对轴承精度的要求越来越高。轴承元件在生产过程中的制造误差是必然存在的,合理的轴承测试和评价方法是研究轴承精度的重点。轴承的理想运动是单自由度的回转运动,然而其真实运动是以径向回转为主运动的复杂的空间六自由度运动。本文针对轴承六自由度运动的测试与评价展开研究。为准确分析轴承的回转精度和优化轴承测试方法提供了理论依据,具有一定的实际应用价值。主要研究内容如下:(1)本文研究的轴承外圈固定,内圈旋转。将轴承内圈视为刚体,通过坐标的齐次变换将实际轴承的空间运动等效为刚体的空间运动,进而得到轴承空间六自由度运动参数与轴承的误差运动测试数据之间的关系;根据所求关系提出七点测试法,实现对轴承空间六自由度运动的测试。(2)基于运动几何学,讨论回转误差运动的不变量,讨论刚体运动与离散直线直线运动轨迹之间的关系。将离散直线轨迹分解为球面像曲线与腰曲线描述,引入离散运动的不变量,将轴承精度评价问题转化为离散直线轨迹的球面像曲线与腰线的运动规划问题。建立基于不变量的轴承评价模型,将四个不变量作为评价指标:球面像误差、腰线误差、球面像误差极值和腰线误差极值。(3)基于七点测试法,设计出轴承空间误差运动实验台并且制定实验方案。七点测试法通过七个位移传感器和一个角度编码器,分离出被测回转轴的表面形状误差与偏心,得到被测截面的径向误差运动、轴承角摆误差运动以及轴承的轴向误差运动,最终得到轴承的空间六自由度误差运动。(4)根据实验数据,求解轴承的六自由度运动。选择轴承内圈上某一特定参考直线,计算得到该直线离散运动轨迹的球面像曲线与腰曲线,求解轴承内圈上所有参考直线离散轨迹的球面像曲线与腰曲线,得到球面像和腰线的误差曲面。根据误差曲面的极值特性找到轴承回转的近似回转轴线,并采用不变量对轴承精度进行评价。将不变量评价结果与国家标准中的轴承跳动进行对比,证明轴承跳动具有一定的随机性,其评估结果受到传感器测量位置和方向等因素的影响,难以客观地评价轴承的精度。不变量评价结果与传感器布置以及坐标的选取无关,体现了通过不变量进行精度评价的优势。