球轴承的刚度一直是国内外专业研究人员的关注的问题。其分析方法的精确性、简洁性直接关系着轴承的设计、运行和检测的性能,尤其是近年来兴起的轴承--转子系统的动特性研究更是以轴承的特性分析为基础。 本文在系统的分析了球轴承的静态、动态计算方法的基础上,分别对静态和动态计算方法进行了新的探索。由于传统的静态计算方法都是基于非线性方程组的迭代计算,尤其是在径向受力时,往往需要查表进行参数选取(如径向载荷积分常数),无法实现参数选取的连续性,且计算方程数目较多,计算速度缓慢,给在线检测实时对解算理论值和实测值的对比带来困难,所以本文着重研究了轴向受载变形和径向受载变形的简化计算方法。其中,为了实现径向变形计算的连贯性,采取了数据拟合方法,寻找了根据载荷系数确定载荷积分常数的函数式。由于原始的载荷系数与载荷积分常数的关系在对数坐标下形成,所以数据对在直角坐标下是不均匀的,基本的多项式拟合的精度难以达到拟合效果,所以本文探讨了利用有理函数进行数据拟合的方法,并通过实例验证了拟合方法的精确性和快速性。 由于高速角接触球轴承的高刚度、高精度、高速度等特性,被广泛应用在工业领域。所以本文的重点之一是对由于高速角接触球轴承的拟静力学动态特性进行了系统的研究。首先指出了高速轴承接触角的变化是其他各参数变化的基础,从而为实现高速特性的理论计算值与在线检测值的对比,提出了根据受载和转速接触角变化的曲面拟合方法,从而达到了快速求解接触角值和其他相关变量的方法。 论文指出了高速角接触球轴承的动态方程组的复杂性以及应用Newton-Raphson方法求解方程组的收敛性问题,进而在对辅助方程寻求根本变量的分析基础上,总结出了离心力、陀螺力矩等辅助方程最终归结为以接触角为自变量的函数的规律,从而提出了基于接触角迭代的高速角接触球轴承动态特性求解方法,进行了利用接触角迭代求解动态方程组的计算过程分析,并进一步分析了接触角的搜索域,使得初始迭代数值的选取有据可依。算例表明该方法有足够高的精度,理论上可以避免迭代的收敛性问题。 陀螺仪是高速角接触球轴承的典型应用工况,因此本文的最后内容对某航空陀螺电机的外转子的动态特性做了测试和分析。以期通过本文所提出的分析方法对陀螺外转子的动态特性的轴承、轴承-转子系统进行分析。由于分析的复杂性,本文的实验内容及分析结果只能作为后期分析的基础性工作。