滚动轴承作为承载和支撑主轴运行的重要部件,以其便于维护、刚度高、高速性能好等优点而被广泛应用于电主轴中。其运行状况在很大程度上影响着电主轴上的刀具振动、被加工工件的尺寸精度、机床的寿命和噪声。因此更加深入地研究轴承部件的动力学特性,揭示其内部运行机理,可以为电主轴轴承优化设计、提高电主轴转速和加工精度、探究内部缺陷产生机理提供理论支撑。本课题以角接触球轴承为研究对象,基于Jones轨道控制理论构建拟静力学模型;基于Newton-Euler法构建了部件的6自由度完全动力学模型。通过数学建模、编程计算、数值分析的方法,分析电主轴角接触球轴承静态特性参数和动态特性参数变化规律。论文的主要内容和研究结论有:(1)阐述了轴承内部的几何结构联系。介绍了轴承仿真建模研究的发展过程和电主轴动力学的研究进展。简述了电主轴的结构和电主轴系统的组成,考虑了球轴承在承受静载荷时的内部载荷变化,分析了不同载荷条件下角接触球轴承内部的几何接触关系的变化。(2)构建了高速时球轴承的拟静力学分析模型。计算了高速情况下轴承公转与自转速度,使用Jones的轨道控制理论,分析球轴承内部载荷分布情况,揭示了结构参数对轴承静态特性变化的影响。研究表明初始接触角的增大导致了球的轴向中心位置更接近其初始位置,提高了轴向承载能力。而滚道沟曲率系数的增大导致球所受载荷减小,使得轴承性能改善。(3)构建了角接触球轴承的6自由度部件动力学分析模型。分析了轴承部件之间的几何学关系和运动学关系,通过考虑滚动体和套圈的几何相互作用,采用NewtonEuler法建立动力学方程,通过四阶Runge-Kutta方法进行求解,通过编程计算,得到一个工作周期内的运动参数(位移、速度、加速度参数),通过经典的Jones-Harris模型计算结果对此模型进行验证。(4)研究了内圈倾斜工况和不同结构参数对轴承动态特性的影响规律。从接触载荷、接触角、球与套圈边界距离等角度揭示了套圈倾斜工况下轴承工作性能不稳定的原因。研究发现增大滚道沟曲率系数有助于增大边界距离,使球远离滚道边界,改善轴承动态性能。而增大初始接触角则使球更加靠近滚道的边界,轴承动态性能恶化。