风力发电机组偏航轴承起到调节轮毂叶片方位使其对准风向的作用,工作时承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩的共同作用。选题根据“辽宁省科技创新重大专项(No.201303006)”项目,对偏航轴承的力学特性进行分析研究。轴承的力学特性分析研究包含两方面：滚动体与内外圈之间接触特性,它直接影响接触表面及次表面应力分布,引起轴承失效；轴承内外套圈及其支撑结构的柔性变形引起滚动体接触载荷和接触角分布变化,它间接影响接触应力分布情况。为此,本文主要从接触特性和柔性变形两方面研究轴承静力学特性。首先详细介绍传统Hertz点接触理论关于接触载荷、接触应力与相对趋近量之间的关系计算公式,并通过公式变换得到内外圈与单个滚动体接触时的接触刚度。通过有限元软件建立轴承局部接触模型,分别进行局部接触模型的有限元弹性和有限元弹塑性分析。提取接触载荷、最大接触应力和相对趋近量,对比分析两种局部接触模型和点接触理论的计算结果。根据提取的结果拟合建立接触载荷与弹性相对趋近量之间的关系方程以及最大接触应力与相对趋近量的之间的关系方程。其次建立一种包含轴承支撑结构和内外圈柔性变形的偏航轴承计算模型。推导轴承的接触变形协调条件,其中引入支撑结构和内外套圈柔性变形对滚道曲率中心位置的影响。建立关于轴承加载套圈的多自由度静力学平衡方程,通过迭代计算求解滚动体的接触载荷、接触角分布情况。采用联合仿真计算分析方法,通过MATLAB循环调用ANSYS实现联合仿真。其中MATLAB运算理论迭代程序,ANSYS计算输出柔性变形引起的曲率中心位置变化,通过中间文本文档实现数据之间的传递。通过这一分析方法对某公司2.0MW风电偏航轴承负载下接触载荷、接触角、接触应力和滚道曲率中心位移变化进行详细分析研究。设计轴承试验台,通过光栅位移测量试验和无线应变测量试验得到内圈轴向位移和外圈应变场分布,对比分析刚性模型、柔性模型以及试验实测数据之间的关系与区别,验证联合仿真方法分析轴承力学特性的准确性。