滚动轴承是非常重要机械传动部件,广泛应用于机械设备中,在汽车、航空航天、设备装备、工业生产设备等等方面,应用范围非常大。在汽车上滚动轴承是非常重要机械部件,对发动机、变速箱、轴系传动的性能具有不可替代的作用,对于变速箱和发动机上轴承的故障仿真分析是具有重要意义的,能够辅助进行故障诊断。此外,航空发动机的主轴轴承尤其容易发生故障,因为航空发动机的转速高、运行工况恶劣,高温、重载、油污等等,因此进行高速轴承的故障动态响应仿真分析对于航空发动机主轴轴承的故障诊断与预测具有重要价值。本文提出了一种针对普通转速深沟球轴承的二自由度故障动力学模型以及一种针对高速运转的角接触球轴承的故障动学模型,基于四阶龙格库塔方法与牛顿拉弗森方法求解得到故障动态响应,并通过相关的实验数据对模型进行有效性分析论证。因为轴承在运转的时候是多个滚动体同时承载的,所以承载的滚动体之间的受力作用会产生耦合效应,因此有必要在构建深沟球轴承故障动力学模型时考虑滚动体故障位移冲击激励的耦合作用;为了模拟故障动态响应冲击特征的对称特性,考虑故障位移激励的分段作用,并引入优化系数a和b,然后构建一个针对普通转速的优化二自由度深沟球轴承故障动力学模型。通过四阶龙格库塔方法求解模型,得到单个滚动体与滚道之间的Hertz接触力以及Y方向的加动态速度响应,结果具有更明显的冲击响应和对称特性。对比优化模型仿真结果与凯斯西储大学公开轴承实验数据证明优化模型相比传统模型具有更好的仿真性能。基于低速轴承故障动力学模型构建剥落故障高速角接触球轴承动力学模型,以及构建一个烧伤故障的高速角接触球轴承动力学模型,通过牛顿拉弗森方法求解高速轴承滚动体的平衡方程组得到滚动体的时变高速效应参数,然后将这些时变高速效应参数耦合到所构建的高速轴承故障动力学模型中,通过四阶龙格库塔方法进行模型求解。考虑烧伤轴承实验的危险性,仅进行剥落故障高速轴承动力学模型的实验验证分析,使用某型航空发动机主轴轴承高速试验平台采集剥落故障高速轴承动态响应数据,在时域和频域内对比不同转速和不同故障时轴承的故障动态响应结果可知,考虑滚动体高速效应情况的优化模型所得到的故障动态响应与实验数据具有更好的匹配性,且幅值相对合理。以此证明所提出高速角接触球轴承故障动力学模型比传统模型具备更好故障动态响应拟合性能。因此,在进行带局部故障的普通转速深沟球轴承的动力学分析和带局部故障的高速角接触球轴承的动力学分析时,所提出的优化模型能够拟合得到更准确的动态响应仿真结果,能够取得比传统模型更好的效果,能够更好的辅助轴承的故障诊断和故障预测。