角接触球轴承是重要的支承传动元件,由于其高转速、高精度以及可以同时承受轴向与径向载荷等优点而被广泛应用于机械领域。在实际的使用过程中,为了能够承受来自两个方向的轴向力并提高承载能力,角接触球轴承通常采用配对或多列组合的方式使用。随着机械行业发展,对角接触球轴承的使用寿命、支承刚度等性能提出了更高的要求,因此以配对角接触球轴承为研究对象进行力学分析对提高轴承性能具有重要意义。首先,基于Hertz接触理论等经典轴承分析理论,建立由轴向、径向以及力矩载荷作用下的配对角接触球轴承内圈平衡方程,并应用牛顿迭代法进行计算求解。基于此静力学模型,研究配对角接触球轴承在不同联合载荷下的载荷分布、接触角分布以及刚度特性等,并比较两列轴承的静态力学特性差异性,分析两列轴承受载不均布的影响因素。研究结果表明:力矩载荷和径向载荷会在一列轴承上发生抵消,在另一列轴承上发生叠加,使载荷主要集中在一列轴承上,并且会引起钢球受载不均匀,适当轴向载荷可以起到预紧作用,改善钢球受载不均匀性,提高轴承刚度;两列轴承受载后的接触角分布趋势相反,由于轴向载荷主要作用在一列轴承上,因此会使配对轴承对于不同方向的轴向承载能力出现明显差异。其次,考虑高速下钢球离心力、陀螺力矩以及弹性流体润滑等因素,在静力学模型的基础上建立了配对角接触球轴承的拟静力学模型,并且以静力学的计算结果为初值进行迭代求解。分析了两列轴承在高速状态下承受联合载荷时的接触角变化和载荷分布特性。另外,在拟静力学的基础上,研究两列轴承钢球方位角不同步时,对两列轴承承载能力造成的影响。结果表明:在一定转速条件下,受到联合载荷的两列轴承内外滚道接触角分布不再一致,分布趋势大致相反;具体为随着转速提升,轴承内滚道接触角会增大,外滚道的接触角减小,从而导致两列轴承总体径向承载能力降低,轴向承载能力增强;另外,配对轴承在转动过程中,两列钢球若可以保持一列为奇压,另一列为偶压,可以减小轴承的振动,提高运转精度。最后,设计并搭建了相应的轴承实验装置,通过螺栓对轴承外圈施加恒定外载荷,使用位移传感器测量受载后轴承外圈相对于内圈的轴向位移和角位移。实验分为静态和动态两组,实验结果与理论结果存在恒定误差,总体变化趋势基本吻合,验证了本文配对角接触球轴承理论分析模型的准确性。本文建立的配对角接触球轴承力学模型及其特性分析可以为轴承组配、实际使用、多列轴承设计研究等方面提供理论基础。