滚动轴承作为一种典型的回转支承零部件,是现代工业技术与装备制造领域最关键的基础零部件之一。由于滚动轴承具有润滑性能优异、安装使用便捷、启停方便、互换性和标准化较好等优点,因此广泛应用于航天航空、汽车制造、精密机械、机床以及智能机器人等工业领域。首先,从制造业实际出发,本文以滚动轴承为研究对象,以大量滚动轴承失效的实例为基础,结合先进的摩擦学理论和材料失效理论为工具,详细分析了滚动轴承的常见失效形式、失效原因和背后机理,以此提出了预防和改进的方案。例如,本文从滚动轴承失效的常见原因之一发热问题进行切入,分析了滚动轴承的生热和传热机理,并对轴系热分析模型进行了建立。另外,本文对于造成轴承失效另一个关键的因素——表面粗糙度进行了讨论,通过介绍了表面形貌的测量方法和表征手段,本文举例说明了摩擦副表面形貌特征和形貌参数在轴承设计上的应用,以及如何应用形貌参数对轴承膜厚比进行预测。在数值模拟方面,为了分析滚动轴承稳定运转时的的动力学特性,本文建立了角接触球轴承拟静力学模型,使用Newton-Raphson迭代算法,并在计算中引入“下山因子”加快方程组收敛速度,求解了不同工况下轴承接触角、载荷、变形等相关特性;最后,在拟静力学分析的基础上,应用弹性流体动力润滑理论,分析了真实工况下,滚道半径、沟曲率半径、钢球直径等滚动轴承设计参数对润滑油膜厚度的影响,为滚动轴承优化设计提供了理论依据。