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滚动轴承是传动系统的重要组成部分,滚动轴承的动力学特性直接影响到轴承本身的寿命和回转精度,从而间接影响到传动系统的精度保持性、可靠性指标以及振动噪声等。因此,为了提高滚动轴承在工作中的运动精度,降低轴承的振动噪声,了解滚动轴承故障的振动特性等,对滚动轴承的实际工况进行动力学仿真,研究滚动轴承在不同的结构参数、几何参数和工况参数下的动力学特性以及轴承的故障振动特性和轴承在传动系统中的动力学特性便有着非常重要的意义。本文基于长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0816)和“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2010ZX04014-014)。研究内容主要是基于ANSYS/LS-DYNA,以一种多体接触动力学方法仿真并分析滚动轴承在特定结构参数、几何参数和工况参数下的动力学特性。主要研究滚动轴承各部件在位移、速度、加速度、应力、接触力以及载荷分布的变化规律。在此基础上研究滚动轴承的故障振动特性,基于滚动轴承的主要失效形式(点蚀),在ANSYS中建立具有点蚀故障的滚动轴承有限元模型,进一步研究滚动轴承的故障振动特性,分析由于点蚀故障所引起的应力集中、接触力以及振动情况的变化,最后并运用包络谱分析法完成对轴承故障的诊断。研究结果为滚动轴承的设计,选择等提供了理论依据。全文的主要内容如下：(1)研究滚动轴承径向游隙的变化规律,研究各个参数对滚动轴承径向游隙的影响,分别分析过盈配合、转速、工作载荷、温度以及材料的线膨胀系数对滚动轴承径向游隙的影响,从而提出一种如何选取滚动轴承最佳原始径向游隙基本理论,并基于其推导理论,利用Matlab GUI设计出一个快速求解滚动轴承最佳原始径向游隙程序。(2)应用ANSYS软件,基于滚动轴承的几何学关系建立滚动轴承的三维有限元模型,结合课题背景的工况参数施加载荷和转速,在ANSYS/LS-DYNA中实现滚动轴承的动力学仿真,运用LS-PrePost后处理软件分析并验证仿真结果的正确性。(3)基于ANSYS/LS-DYNA,研究轴承的结构参数、几何参数和工况参数对滚动轴承动力学特性的影响规律。寻找节点在位移、速度、加速度、应力、接触力以及载荷分布的变化规律,分析各个参数对滚动轴承的影响规律,从而为轴承的设计以及选择提供了一种可靠的理论依据。(4)从研究单个轴承到研究含多轴承的传动系统,基于ANSYS/LS-DYNA研究多轴承系统的多体接触动力学。施加转速与转矩,进一步研究轴承的动力学特性。(5)在ANSYS中建立含点蚀故障的滚动轴承有限元模型,研究滚动轴承的故障振动特性。分析故障轴承的应力及应变变化规律,与正常滚动轴承的仿真结果进行对比,分析故障对轴承的影响,并运用包络谱分析的方法对轴承故障进行诊断。