滚动轴承是机械设备传动系统中的关键部件,由于其处于重载、高速及高温等极端恶劣的运行环境中,极易发生失效,继而引发系统级故障,因此,掌握滚动轴承的性能退化状态以及剩余寿命是保障机械设备安全可靠运行的关键所在。本文以滚动轴承的性能退化表征和剩余寿命预测为研究主题,开展轴承全寿命周期试验,在此基础上,基于轴承的振动信号,进行了特征提取、性能退化表征以及剩余寿命预测研究,主要内容如下:(1)以6207深沟球轴承(材料为:GCr15)为试验对象,利用滚动轴承加速寿命试验台,进行全寿命周期性能退化试验,监测、记录并分析全程中的状态监测量(温度、振动)的特征参数及变化规律,为后续性能退化行为表征参数的选取提供参考依据。(2)针对振动信号的特征提取问题,构建反映轴承退化的特征集。从时域、频域以及时频域提取了与轴承性能退化征兆相关的71个特征参量,构成原始特征集。结果表明,在轴承的全寿命周期中,原始特征表现出不同形式的变化趋势,代表各自特征有关退化过程的独特信息,能够全面有效反映轴承的退化信息。(3)构建健康指数,表征滚动轴承性能退化状态。以相关性、单调性以及鲁棒性作为特征评价指标,筛选出反映轴承性能退化的敏感特征,并基于PCA方法,对多个敏感特征进行融合,构建出表征轴承性能退化的健康指数。通过试验验证,所构建的健康指数能有效表征轴承正常运行、初始退化以及急剧退化三个阶段的退化状态。(4)构建EMD-Kriging模型,实现滚动轴承剩余寿命预测。首先,采用EMD方法对健康指数进行主趋势提取;其次,基于Kriging模型对轴承剩余寿命进行预测;最后,通过试验以及与典型预测方法进行比较分析,验证了所提模型的可行性和有效性。本文研究为滚动轴承的性能退化表征与剩余寿命预测提供了方法借鉴,对于提高滚动轴承乃至机械设备传动系统的可靠性和保障性水平具有重要的工程意义。