滚动轴承作为传动系统重要支撑部件,其精度直接影响装备的质量。高速/重载工况下工作的精密轴承,其精度保持性存在退化问题:一方面由于轴承、轴颈、轴承座孔等在服役过程中的变形和磨损,其回转误差将被放大,从而导致精度缺失;另一方面由于轴承材料的非均匀性,材料中非金属夹杂物等会导致接触压力变化、应力集中加剧以及表面特征位移引起振动等。当前关于轴承材料夹杂物的研究多集中于其对滚动接触疲劳寿命的影响,而对振动及精度保持性的影响尚未得到重视。本文建立了考虑材料杂质的多因素耦合润滑接触模型、考虑材料杂质的滚动轴承动力学模型,重点研究了材料非均质性对滚动轴承润滑接触性能及振动的影响,主要内容包括:(1)考虑材料非均匀性、表面粗糙度以及塑性变形等因素的耦合影响,建立了粗糙表面弹塑性接触分析模型,基于共轭梯度法和FFT快速算法实现了模型的高效稳定求解。基于该模型研究了非高斯粗糙表面特征参数、材料杂质、热处理硬化层以及塑性变形对接触性能的影响规律。计算表明:不同粗糙表面对弹塑性接触行为影响较大,负偏态表面产生较小的平均接触压力及较大的接触面积;硬杂质导致接触表面产生凸起,增大局部接触压力,软杂质与之相反,高应力区域硬杂质容易产生应力集中;热处理硬化层深度应至少大于十倍的Hertz接触半径。(2)建立了多因素耦合润滑接触分析模型,考虑了材料杂质、供油条件、表面粗糙度以及塑性变形等的耦合影响。计算表明:与表面粗糙度相比,杂质对接触压力及油膜厚度的影响较小;对于表层下应力,粗糙度的影响基本局限于表面附近,而杂质的影响局限于杂质内部及其附近区域;油气条件下微油滴的大小和位置对润滑性能有显著影响。(3)考虑轴承材料杂质建立了滚动轴承动力学模型,系统地研究了套圈内部杂质对轴承振动的影响。不同尺寸、深度、形状、数量以及分布的杂质对轴承振动特性的影响研究表明:内圈杂质使系统周期运动变为多周期运动甚至混沌运动,系统出现更多低幅边频振动,系统运动行为更加复杂;外圈杂质对系统运动影响较小;不同尺寸及深度的杂质对轴承系统振动影响差异明显,较大较浅的杂质导致系统振动加剧,而杂质的形状及数量对系统振动的影响较小。(4)对球-环系统和滚动轴承系统进行了振动实验和建模分析,验证了考虑材料杂质的轴承动力学建模方法的正确性以及材料内部杂质对轴承振动的影响分析。