滚动轴承支承的传动轴系广泛应用于高精密的机械仪器设备中,轴系的旋转精度往往决定了机械系统的整体精度。因此,研究滚动轴承支承的精密轴系的旋转精度显得尤为重要。本文以圆柱滚子轴承为对象,考虑轴承元件几何误差和润滑的影响,建立轴承五自由度准动态模型,分析了轴承的承载性能,建立了轴系旋转精度模型,完成了轴系旋转精度影响因素分析,并按轴系旋转精度要求,完成轴承的布置优化。主要内容如下:(1)简述滚子轴承的结构特点、赫兹线接触理论和套圈滚道控制理论。采用傅里叶级数表示内外圈滚道几何误差。简述弹性流体动力润滑在高速轴承中的应用。考虑轴承元件几何误差、弹流润滑和动力载荷,计及内圈倾斜的影响,建立轴承五自由度准动态模型,采用切片法计算滚子与滚道的接触力,采用牛顿-拉普森算法进行求解,分析了轴承的承载性能。应用ANSYS建立轴承有限元模型,计算结果与理论结果基本一致。(2)以圆柱滚子轴承五自由度准动态模型为基础,建立二轴承-柔性轴系旋转精度分析模型,数值计算得到两端轴承载荷分配情况以及内部载荷分布。采用有限元梁单元等效轴系,运用刚度叠加理论,将轴承刚度矩阵引入到系统整体刚度矩阵,进行矩阵分析和计算,得到转轴上任意点的旋转精度值。采用Kissoft软件验证了梁单元等效光轴和空心轴的准确性。(3)考虑轴承内圈柔性,建立柔性套圈轴承-轴系计算模型,对比分析了刚性和柔性内圈条件下滚子直径误差、内外圈滚道误差、径向游隙、滚子个数与预紧、转速和载荷对轴系旋转精度的影响。结果表明:刚性条件下,存在相邻排列的误差滚子时,跳动量及最大位移与排列无关;柔性条件下,误差滚子应尽可能的错开,有利于提高旋转精度。随着内圈误差阶次增大,滚子个数与外圈误差阶次满足特定关系时,有利于旋转精度。误差阶次较高时,增加滚子个数可以有效提高旋转精度。特定预紧下,最大位移随径向力呈近似线性变化。柔性条件下,转速对旋转精度影响较小。柔性条件下的轴向跳动量比刚性条件敏感,刚性条件下的径向跳动量比柔性条件敏感。(4)最后,基于上述研究基础,以轴承寿命和轴系旋转精度为目标,编制求解程序,优化轴承布置,为精密轴系设计提供参考。