偏航、变桨轴承广泛使用大型四点接触球轴承,工作时承受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩的联合作用,具有工况载荷复杂、结构尺寸大、整体刚度低及工作转速低的特点,因此不能采用普通轴承的分析方法,而有必要针对其展开专门的研究与分析。本文采用数值分析法和有限元仿真法,研究偏航、变桨轴承的力学特性和结构参数的优化设计。首先,简要分析了偏航、变桨轴承的工作环境、载荷特征、结构形式等特点,详细阐述了以Hertz弹性接触理论为条件的偏航、变桨轴承接触变形和接触应力的非线性关系,推导了偏航、变桨轴承接触载荷和接触刚度的计算方法,并介绍了其静强度和疲劳强度的计算理论。其次,根据偏航、变桨轴承的使用工况条件、几何结构特点和变形协调关系,建立了考虑实际接触角、游隙、滚道沟曲率半径系数等因素的偏航、变桨轴承力学模型,并给出了采用牛顿—拉夫森迭代法求解力学模型的详细过程,并以某一型号偏航、变桨轴承为例,研究了不同工况条件下轴承的载荷分布规律及实际接触角的变化情况。接着,采用力学模型与经验公式两种方法计算偏航、变桨轴承的最大接触载荷并进行对比分析,初步验证了偏航、变桨轴承力学模型求解最大接触载荷及计算静强度的正确性。基于力学模型计算接触载荷的方法,实现了偏航、变桨轴承承载曲面和承载曲线的精确绘制。然后,分析了滚道排距、游隙、接触角、沟曲率半径等结构参数对轴承接触载荷、接触应力、实际接触角、承载滚动体个数等力学性能的影响规律,完成了以最小接触应力为目标函数的偏航、变桨轴承优化模型建立,并采用遗传算法进行求解,从而实现了偏航、变桨轴承结构参数的优化设计。最后,采用有限元分析法对比分析了无支撑结构和含支撑结构的偏航、变桨轴承两种模型的载荷分布及实际接触角变化规律,并通过与力学模型计算结果进行对比分析,进一步验证了偏航、变桨轴承力学模型求解载荷分布方法的正确性。