在传统的滚动轴承状态监测过程中，由于产生轴承故障信息的故障点到传感器安装位置的距离较远，传感器很难有效监测到轴承的故障情况。研制一种符合轴承标准外廓尺寸的、集成微传感器的新型轴承单元，可以使传感器尽可能接近轴承故障和失效易发位置，不仅可以准确监测到轴承早期失效从而采取有效预防措施，而且可以根据对轴承运转状况的判断做到及时翻修并减少不必要的翻修。使用这种新型轴承单元，在保证整机运转可靠性和降低维修成本方面都具有重要的理论意义和现实意义。本文在满足滚动轴承运转性能的前提下，综合考虑轴承工况和各类微传感器的参数要求，认为电容式加速度传感器最适于在滚动轴承上的集成。采用理论计算与有限元仿真分析相结合的方法，对滚动轴承集成的微加速度传感器的机械结构进行了设计分析。采用滚动轴承分析的基本理论计算与有限元仿真相结合的方法，对轴承外圈开槽的轴承结构进行分析，确定了开槽对轴承外圈受力变形的影响情况。建立了针对轴承外圈开槽时，用于轴承力学分析的有限元模型，分析了不同开槽深度和不同工况对轴承外圈受力变形的影响情况，为滚动轴承集成传感器的结构设计打下了基础。对加速度传感器模块与滚动轴承进行了集成。通过对轴承集成单元的参数标定以及性能测试，认为所设计的轴承集成结构满足轴承故障诊断的要求，可以监测轴承早期失效状况。搭建了滚动轴承试验台，对滚动轴承失效早期的情况进行探索。根据轴承故障信号特征，进行了滚动轴承打滑和轴承外圈故障的实验。通过对故障信号的时域和频域分析，验证了所设计轴承集成单元对于轴承失效早期故障监测的准确性。