航空发动机主轴轴承正朝着薄壁轻量化和多功能部件集成化的方向演变,薄壁结构轴承、柔性支承轴承、薄壁一体化结构轴承将成为航空发动机轴承及其他高速装备领域的主要趋势。目前滚动轴承基础理论体系仍然是仅考虑接触弹性的刚性套圈假设理论,没有考虑薄壁套圈结构弹性及其与支承结构的耦合作用,不能适应滚动轴承发展的需求。因此,本文以航空发动机薄壁滚子轴承为对象,考虑薄壁套圈结构弹性、刚性轴承座与薄壁套圈的耦合作用、以及弹性支撑结构与薄壁套圈的耦合作用,建立了拟动力学分析模型,分析了薄壁滚子轴承动态特性,修正了疲劳寿命,建立了一套薄壁滚子轴承分析方法,阐明了薄壁套圈在结构弹性与接触弹性协同作用下的变形规律,揭示了弹性支撑结构对轴承承载特性的影响规律,提出了基于改善轴承载荷特性的薄壁滚子轴承套圈/座孔装配间隙的关联设计方法,为发展薄壁轻量化滚动轴承理论体系提供了理论基础。本文首先针对外圈单点约束下的薄壁套圈滚子轴承,计算了轴承薄壁外圈的结构弹性变形,基于拟动力学方法分析了轴承内部的动态接触作用,建立了单点约束下的薄壁滚子轴承拟动力学分析模型。对一个薄壁轴承的算例结果表明,薄壁套圈在载荷的作用下会发生显著的结构弹性变形,轴承内部载荷分配状态随之发生巨大变化。单点约束下套圈会发生“压扁”,导致轴承内部载荷分配更加集中,轴承承载区有明显变化。套圈壁厚越薄,套圈结构变形的影响越显著。针对刚性轴承座约束下的薄壁轴承,研究了刚性座孔与薄壁套圈的耦合作用,基于弹性理论分析了套圈与座孔之间的二维协调表面接触,推导了考虑刚性座孔耦合效应的薄壁套圈变形协调方程,建立了考虑外圈/座孔装配间隙的薄壁滚子轴承分析模型;分析了外圈/座孔装配间隙对薄壁外圈变形的影响及轴承内部载荷分配的变化规律,以N43756S1型号薄壁轴承为例的分析结果表明,在与刚性座孔的耦合作用下,薄壁套圈的结构变形可达到微米级,且外圈/座孔装配间隙与外圈内径的比值处于[-0.5～0.83]×10-3这一区间时,外圈/座孔装配间隙处于一个有利区间,在此区间内,套圈发生拉长变形,轴承内部载荷分配得到改善,最大滚子/滚道载荷最多减小了12%,轴承内部接触微区的相对滑动变小,当外圈/座孔装配间隙大于有利区间上界时,轴承内部载荷分配更加恶劣。不同材料与温升带来零件尺寸的不同膨胀也会改变外圈/座孔装配间隙,进而影响有利区间。建立了考虑座孔装配间隙影响的薄壁滚子轴承疲劳寿命模型。基于对轴承内部的载荷分布的修正,对轴承疲劳寿命进行了第一次修正;计算了薄壁套圈结构变形在套圈内部产生的应力分布,分析了薄壁轴承滚道次表层应力状态变化,在第一次修正的基础上,进行了轴承疲劳寿命的二次修正。分析结果表明,当外圈/座孔装配间隙处于有利区间时,一次修正寿命得到延长,二次修正寿命在一次修正的基础上再次增加,相比刚性假设,疲劳寿命增加最多可达40%以上。当外圈/座孔装配间隙处于有利区间时,轴承游隙越大,壁厚越薄,轴承相对寿命增长越大。而由于轴承内部载荷分配更加均匀,导致滚子/滚道接触区相对滑动速率减小,弹流润滑作用略微减弱,但仍然能满足实际使用要求。针对自身带有结构弹性的鼠笼轴承座,建立了鼠笼轴承座的有限元模型,计算鼠笼轴承座的结构变形,与拟动力学模型相结合,研究轴承内部接触弹性-薄壁套圈自身结构弹性-套圈与座孔接触弹性-轴承座自身结构弹性四者耦合的鼠笼轴承座薄壁轴承内部接触特性,并发展为鼠笼一体化轴承的分析模型,计算一体化结构的结构变形,与拟动力学模型耦合求解,研究鼠笼一体化轴承内部的载荷分配变化、轴承刚度变化、滚道挠曲导致的滚子倾斜等。对某型号的鼠笼支撑滚子轴承的分析结果表明,鼠笼支撑结构的结构弹性使得轴承套圈变形极大,显著改善了轴承内部载荷分布状态,使得轴承疲劳寿命增加,保持架打滑率下降,整体结构刚度显著减小。并且鼠笼结构及套圈的结构壁厚越薄,结构弹性变形带来的影响越显著。此外,鼠笼支撑结构弹性变形可能会导致滚子倾斜,因此在高速轴系中采用鼠笼支撑结构时,需要综合考虑整体结构刚度及滚子运转的稳定性。设计了鼠笼支撑一体化轴承结构变形试验台,采用内圈固定、法兰盘一端加载的方式,避免了套圈上测量点的平移,法兰盘一端采用滑轨约束和过盈装配,有效避免了法兰盘的歪斜和滑动,保证测量结果精确。对实际应用中的鼠笼轴承型号及刚性座孔装配的薄壁滚子轴承的套圈变形进行了测量,验证了本文理论模型的正确性。