滚动轴承是航空发动机重要零部件之一,其工作性能关系到航空发动机的安全性和可靠性。为了获得滚动轴承在不同工况下的工作性能和可靠性,利用高速轴承试验机对轴承性能进行评价是一种常用的手段。轴系作为轴承试验机的重要旋转部件,其动态特性直接影响试验机的工作稳定性和试验结果的准确性。本论文以高速轴承试验机轴系为主要研究对象,建立了试验机的三维模型,介绍了试验机整体的主要机械结构,并对加载装置、机箱以及轴系的结构特点、功能和工作原理进行了描述。利用有限元方法研究了试验机加载装置和机箱的静动态特性,得出了加载架的最大应力均小于所选用材料的许用应力,加载架与机箱的固有频率大于轴系最高转速时的固有频率。根据轴系的结构和试验工况,建立内外主轴系统有限元模型,分别计算了角接触球轴承的刚度和圆柱滚子轴承的刚度。分析了不同工况下的轴系静态特性,探讨了轴系的静态特性和轴承径向刚度对轴系应力以及变形的影响。结果表明,不同工况下内外轴系的最大应力值小于所选用材料的许用应力;轴承径向刚度的变化可使轴系变形量明显改变,而对轴系的应力没有影响。采用理论计算的方法,获得轴系的一阶固有频率值为411Hz。通过建立耦联轴系有限元模型,利用有限元分析了耦联支承轴系的模态振型和固有频率,讨论了轴向预紧力、静载荷以及转速对轴系模态的影响。结果表明,有限元分析得出的一阶固有频率为359.68Hz;轴系固有频率随着轴向预紧力的变化而改变。当轴承径向刚度不变的情况下,转速的增加可使轴系的固有频率降低,说明了转速对于轴系固有频率有影响。基于Campbell图分析了不同试验工况下耦联支承轴系的临界转速。结果表明,各工况下的临界转速均远大于试验转速,在满足试验转速要求的情况下,可以适当降低轴向预紧力。