目前,风电机组正向着大功率、智能化、数字化方向发展,对风电轴承提出了更高的要求。风电增速箱轴承作为风电机组的关键部件,其性能的优劣是风电机组可靠运行的关键。通常,在风电轴承研制过程中需要对轴承进行试验测试,以评价轴承是否满足设计指标的要求。研制大功率风电增速箱轴承试验机,实现轴承的性能评价,对增速箱轴承研发和应用具有重要的工程价值。本文通过分析风电增速箱轴承工况,确定了试验机加载范围和试验转速范围,给出了试验机总体方案和各分系统方案,重点对试验机机械结构进行了设计和分析,并利用有限元方法研究了试验机关键部件的动态特性和热特性。根据增速箱轴承性能试验要求,确定了试验机主轴支承方式,选择了与试验轴承同型号的圆柱滚子轴承为中间支承轴承,右侧支承轴承为角接触球轴承。采用有限元方法对试验机主轴、试验轴承座和箱体进行了静力学计算,其最大应力值均小于材料的许用应力;通过分析加载机构的静态特性,得出了加载机构的设计符合要求。研究试验机关键部件的动态特性。试验机主轴的1阶临界转速远小于试验机最高工作转速,不会产生共振现象;箱体和径向加载机构的1阶固有频率远大于试验机主轴处于最高工作转速时的振动频率,箱体和径向加载机构在稳定运转工况下不会发生共振。建立了试验机的热力耦合模型,利用有限元方法计算了试验机关键部件的温度场。试验机的最高温度出现在试验轴承滚子受载最大处和外圈接触位置;相比于右侧支承轴承温升,中间支承轴承温升更高。分析了模拟运转过程中支承轴承温升和支承轴承内圈与主轴过盈量对支承轴承内圈与主轴之间接触压力的影响,轴承内圈与主轴过盈量对中间支承轴承内圈与主轴接触压力的影响比支承轴承温升的影响更大。研究了支承轴承温升和支承轴承内圈与主轴过盈量对支承轴承径向游隙影响。轴承内圈温升对径向游隙的影响大于外圈温升的影响;相比于只考虑内圈与主轴过盈量,同时考虑轴承温升和内圈与主轴过盈量时中间支承轴承的径向游隙变化量更大。为保证试验机稳定的运行,应使中间支承轴承具有合适的工作游隙。