圆柱滚子轴承因为承载能力强、结构紧凑而被广泛使用。在复杂工况下,滚子与滚道间会出现“边缘效应”与“偏载效应”,降低轴承工作力学性能,增加服役应力,降低疲劳寿命。同时,在圆柱滚子轴承的制造与使用过程中存在各种不确定因素,大量不确定因素的耦合作用对轴承使用性能的影响不可忽略。对此,本文在接触分析的基础上,研究了轴承疲劳寿命与刚度的计算方法,针对轴承的使用工况,建立了考虑不确定因素的多目标稳健性优化模型,通过求解获得圆柱滚子轴承的结构参数与滚子修形参数,实现轴承的多目标稳健性设计。本文的主要工作内容如下:（1）由载荷位移关系获得了轴承内部的载荷分布。分析了五种典型滚子的修形原理,并给出滚子的修形方程。采用切片法对滚子与滚道进行非赫兹接触分析,建立了均载工况与偏载工况下圆柱滚子轴承的接触力学解析模型。（2）求解圆柱滚子轴承接触力学解析模型,针对不同修形滚子,分析了均载工况与偏载工况下承载区各滚子与滚道的接触特性,研究了力矩载荷对滚子与滚道的接触应力、接触区域的影响规律。建立了圆柱滚子轴承的接触力学有限元模型,验证解析模型的有效性。（3）应用滚子切片的单元化思想,研究了基于接触应力的轴承疲劳寿命计算方法。考虑滚子切片单元与滚道的接触刚度与油膜刚度,提出了圆柱滚子轴承的综合刚度计算方法。开展了载荷与游隙等因素对不同修形方式的轴承疲劳寿命与综合刚度的影响研究。（4）通过灵敏度分析确定了滚子修形参数的区间。基于支持向量机建立了轴承疲劳寿命、综合刚度、滚子与滚道间最大接触应力与设计变量和不确定变量的近似模型。建立了考虑不确定因素的圆柱滚子轴承多目标稳健性优化模型。（5）采用双层嵌套遗传算法对不同工况下的圆柱滚子轴承进行多目标稳健性设计。结果表明:不确定性稳健性设计可有效解决不确定因素影响下轴承结构参数与滚子修形参数的设计问题。相比于初始设计方案,可有效改善接触应力分布的边缘效应与偏载效应,稳健性设计后的均载工况下轴承径向刚度提高28.65%,径向刚度区间值减小42.12%,轴承疲劳寿命提高165.47%,最大接触应力降低25.27%;偏载工况下轴承径向刚度提高25.47%,径向刚度区间值减小33.43%,轴承疲劳寿命提高159.54%,最大接触应力降低31.61%,角刚度提高46.94%。