滚动轴承的健康状况会影响相关机械系统的可靠运行。轴承制造阶段可能混入杂质出现制造误差,服役阶段也容易受到恶劣环境的侵扰,致使滚道出现小规模的点蚀、裂纹、剥落等局部性缺陷。滚动体循环通过缺陷区域,将引发周期性的脉冲响应,影响轴承的正常工作。滚动体在离开缺陷时对缺陷边缘的冲击行为,极易诱使单点局部缺陷扩展、演化为多点缺陷,比如外滚道多点缺陷、内外滚道多点缺陷等情形。而目前的研究中对滚动体退出缺陷区域的冲击行为较少考虑,缺陷尺寸与振动响应的映射关系尚不明晰,滚道存在多点缺陷时的耦合效应有待深入探究。基于此,本文在国家重点研发计划项目（2018YFB1702401）和国家自然科学基金（No.52075236）资助下,针对轴承滚道出现单点和多点局部缺陷的情形,开展了动力学建模与振动特性的研究,主要工作如下:第一章,绪论。论述了滚动轴承故障仿真研究的背景及实际意义,阐明了轴承局部缺陷机理研究的必要性,梳理了国内外针对滚道单点、多点缺陷动力学建模的相关工作,总结了目前轴承动力学研究中存在的不足。第二章,单点缺陷轴承动力学建模及实验研究。分析了轴承各组件的运动关系,推导了滚道缺陷对应的特征频率,讨论了径向载荷、轴承间隙等对轴承内部接触力的影响,详尽阐述了滚动体通过滚道局部缺陷的多个事件,分析并计算了滚动体撞击缺陷后边缘时产生的冲击力,以ER-10K球轴承为研究对象,综合考虑时变位移激励和时变接触力激励,建立了4自由度的内、外滚道局部缺陷轴承动力学模型,在Spectra Quest实验台上开展了对应的实验研究,并对内滚道缺陷实测数据进行了故障特征增强,实测数据与仿真结果的时频域特征吻合良好,证明了模型的有效性。第三章,缺陷宽度对轴承振动特性的影响分析。为探寻缺陷宽度与振动特征之间的映射关系,考虑5种不同宽度的外滚道缺陷,以定制加工的圆柱滚子轴承为研究对象,求解动力学方程组得到了相应的时域波形和包络谱,对比分析了不同缺陷宽度的时频域特征,通过均方根、峰峰值等标准时域统计参数研究了缺陷尺寸对轴承振动特性的影响;开展了对应的外滚道故障植入实验,将仿真结果与实测数据进行了对比验证,并根据轴承的时域波形估算了缺陷宽度。第四章,滚道多点缺陷轴承动力学建模及实验研究。聚焦于两种特定情形:一种是外滚道上的两点局部缺陷,对称分布于垂直方向两侧。扩展了单点缺陷轴承动力学模型,考虑了两点缺陷间5种典型的圆心夹角,通过数值仿真对比分析了各种情形的时域波形及其平方包络谱,并结合均方根、峰峰值等时域统计参数及轴心轨迹图对特殊情况进行了详尽说明,总结归纳了两点缺陷轴承振动特性随缺陷夹角的变化规律。另一种是内外滚道两点缺陷的情况,基于已建立的内、外滚道单点缺陷模型,综合修正了额外位移激励的计算,联立求解得到了内外两点缺陷情形的振动响应,采用包络谱分析研究了频率调制特征,探究了缺陷大小、径向载荷等因素对内外两点缺陷轴承振动特性的影响。并开展内外滚道多点缺陷轴承模拟实验,仿真结果与实测数据的时频域特征都表现出较好的一致性。第五章,总结了全文工作,并展望了轴承动力学后续的研究方向。