滚动轴承是旋转机械设备基础性关键性的零件,被广泛应用于诸多行业和领域。轴承元件的表面存在局部缺陷就会引起轴承性能的退化,最终导致轴承的失效。研究故障轴承的振动特性可以探明轴承元件间的非线性接触机制,揭示其内部诱发的激励机理,对于保证设备的健康安全服役具有重大的现实意义。本文以球轴承为例,通过描述和刻画全周期多事件激励情形,建立了一个内圈表面存在局部缺陷的球轴承动力学分析模型,从内部激励角度分析缺陷引起的滚动轴承的振动响应特性,揭示缺陷诱发的非线性振动机理。主要内容如下:(1)提出了全周期多事件激励的描述模型。针对滚动体在整个滚道的接触关系和运动过程全面表征的问题,考虑滚动体在滚道上的运动关系与接触变化,细化了滚动体在一个完整周期内的运行过程,在多事件模型的基础上,对非缺陷区域的轴承元件的相互作用关系进行了描述,提出全周期多事件激励的分析模型。(2)阐明了周期性冲击力和非线性赫兹弹性接触力的产生机制。分析了内滚道表面局部缺陷诱发的激励力和载荷-位置关系的共同作用机制,总结了变刚度振动和局部缺陷引起的时变位移激励,构造了合适的周期性冲击力和非线性赫兹接触力的解析函数,探讨了缺陷诱发的位移激励和力激励的耦合关系。(3)建立了内圈表面存在局部缺陷的滚动轴承动力学分析模型。考虑了周期性冲击力和非线性赫兹接触力的影响,基于全周期多事件激励情形建立了一个2自由度的内圈表面存在局部缺陷的滚动球轴承动力学模型,并通过试验验证了模型的正确性和合理性。(4)研究了不同缺陷尺寸和不同工况下缺陷轴承的振动响应规律。比对了缺陷轴承和完好轴承的振动响应特性,揭示了轴承表面局部缺陷非线性激励的振动机理。分析了缺陷尺寸、主轴转速以及外加载荷对轴承振动响应的影响作用,研讨了在一定范围内轴承的振动参量随缺陷尺寸、转速和外加载荷的变化规律。结果表明,高转速、强载荷和大的缺陷尺寸都能加剧轴承的振动。