作为一种非标准轴承，钢丝滚道球轴承具有刚/惯比大、回转精度高、抗倾覆能力强以及结构设计灵活等特点，因此，被广泛地应用于大型雷达天线、飞行器仿真转台和医疗器械等精密装备。它能承受轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩及其组成的复合载荷，但外部载荷往往会在钢丝滚道表面形成循环交变接触应力，导致磨损、点蚀产生，甚至剪切失效，严重影响设备的正常运转。因此，对轴承载荷分布和刚度的研究十分有必要。首先，本文研究了轴承预紧量与接触载荷、接触变形之间的关系，在预紧接触变形的基础上，根据非协调性Herz接触理论、余弦定理和洛必达法则，建立了轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩载荷对应的载荷分布模型。以某型号飞行器仿真转台中的钢丝滚道球轴承为实例，运用MATLAB编程求解载荷分布模型，得到了载荷分布规律、最大接触力，分析了钢球数目及轴承接触角对最大接触力的影响。其次，本文在轴承载荷分布特性研究的基础上，根据叠加原理和刚度的定义，建立了五自由度复合载荷作用下，钢丝滚道球轴承刚度矩阵数学模型，推导刚度矩阵的表达式，提出了刚度矩阵数值计算方法，以某型号飞行器仿真转台中的轴承为例，给出了刚度矩阵数值结果。最后，为了验证轴承刚度矩阵数学模型的正确性，设计了轴承刚度实验测量方案，搭建了轴承轴向刚度、径向刚度及翻转刚度实验测量系统。实验中，测量不同外部载荷对应的轴承内外环框架之间的相对位移，根据刚度的定义得到刚度实验结果。理论与实验结果对比表明：随着载荷的增大，轴向刚度、径向刚度略微减小，径向刚度近似线性的增大，框架变形、塑形变形及加载方式对轴承刚度实验影响较大，实验研究将为工程实际应用提供参数依据。