薄壁四点接触球轴承是工业机器人的关键配套元件,作为腕部关节的重要一部分,作为典型的核心基础零部件,对工业机器人设备的动力学性能有着重要的影响。本文来源于国家自然科学基金项目“高性能滚动轴承-螺旋锥齿轮系统柔性多体接触动力学研究”(11462008)。为了完善薄壁四点接触球轴承结构的数字化设计方法,满足工业机器人的专用配套轴承需求,有必要对工业机器人用薄壁四点接触球轴承设计理论方法,动力学特性和疲劳寿命进行研究,得到关键主参数的影响规律、分析方法及优化结果,获得性能优化的薄壁四点接触球轴承。以工业机器人用薄壁四点接触球轴承为研究对象,本文主要研究的内容如下:(1)根据薄壁四点接触球轴承的结构特点,分析选择轴承结构主参数和行业标准次参数,建立薄壁轴承的数字化全参数几何结构模型。以轴承的力学性能为目标函数,以结构主参数为设计变量,对轴承结构参数进行优化分析。基于轴承的参数化多体动力学模型,研究主参数对其力学性能的影响规律。以外沟道曲率、内沟道曲率和径向游隙关键主参数为设计变量,以不同的力学性能为目标函数,开展设计变量的最优组合分析,获得力学性能优化的薄壁四点接触球轴承的几何结构参数模型。(2)针对轴承配合的过盈量及界面接触问题,运用有限元方法和多体动力学方法,建立工业机器人腕部的轴承-空心轴-基座的有限元分析模型和柔性多体接触动力学分析模型,开展工业机器人腕部薄壁四点接触球轴承-外孔基座-空心轴柔性多体、多界面接触的腕关节动力学性能研究,计算分析薄壁轴承配合的过盈量和界面接触特性对腕关节动力学性能的影响规律。(3)以常规深沟球轴承为例,进行疲劳寿命加速试验,得到转速对轴承疲劳寿命的影响。对比分析不同寿命计算公式获得的球轴承理论寿命,包括基本额定寿命、修正额定寿命和疲劳寿命,分析影响轴承寿命的因素。基于轴承-空心轴-基座的载荷分布规律,仿真计算分析薄壁四点接触球轴承的额定寿命和疲劳寿命。