角接触球轴承因良好的性能,被广泛应用于各类旋转机械中。尤其对于高端装备制造业,几乎都是优先考虑角接触球轴承。本文以精密机床主轴为应用背景,建立低速轴承时变刚度模型和高速轴承频变刚度模型,分析影响轴承刚度的主要因素,并计算了转子系统动力学性能。主要研究内容和结论如下:1)建立了角接触球轴承低速运转时的时变刚度模型,分析了联合载荷作用下轴承内部的载荷分布,获得了一个滚动周期内刚度的变化规律。分析了结构参数和外载荷对刚度时变特性的影响规律;并将承载角小于360°导致径向刚度突然减小时的径向载荷定义为临界载荷,分析了临界载荷与轴向载荷之间的关系。2)建立了角接触球轴承高速运转时的频变刚度模型,分析了轴承结构参数、载荷、转速因素对轴承工作状态下的实际接触角、实际接触载荷以及刚度的影响规律。结果表明:滚珠数目增加可减小滚珠承担的接触载荷,增加轴承的频变刚度,延长滚动轴承的寿命。轴向载荷与轴承频变刚度正相关,且轴向载荷增大时刚度幅值变化率先减小后缓慢增加,而径向载荷增加时,频变刚度减小,幅值变化率增加。转速上升时轴承频变刚度会减小,且幅值变化率为非线性变化,规律性不明显。3)在考虑轴承频变刚度的条件下,分析了轴承转子系统的动力学性能。对轴承水平和竖直方向的刚度进行拟合,代入轴承转子动力学模型中,分析了系统的振动响应和临界转速。结果表明:系统稳定运转时,水平和竖直方向的振动响应均表现为正弦曲线;水平方向振动频率主要为转子的转动频率和倍频,竖直方向振动频率包括转子转动频率与滚珠通过频率。4)完成了定转速变载荷与变转速变载荷条件下的轴承刚度测试,定转速变载荷刚度测试结果与时变刚度理论平均值规律性一致,变转速变载荷刚度测试结果与频变刚度理论平均值吻合度较好。