汽车轮毂轴承作为汽车上关键的零部件,它的性能直接影响到汽车整体的运动性能、舒适性能和安全性能。轮毂轴承出现缺陷,可能会引起车辆振动、异响等现象,甚至会导致安全事故,对汽车的正常运行造成影响。因此,开展滚道缺陷轮毂轴承振动特性的研究具有十分重要的工程意义。为研究轮毂轴承由滚道缺陷引发的激励及其振动响应机理,分析轮毂轴承振动特性与缺陷之间的关系。本文建立了轮毂轴承非线性动力学模型,通过仿真研究轮毂轴承振动特性;提出一种基于最优共振分量的特征提取方法,引入频率加权能量算子对振动信号进行处理,分别对含缺陷轮毂轴承振动仿真信号和振动测试试验信号进行特征提取,研究外圈滚道缺陷轮毂轴承振动特性。主要工作如下:(1)针对第三代轮毂轴承结构特点,并考虑轴承转速、滚道缺陷数量、滚动体与滚道间的相对滑动以及预紧等因素,应用Hertz接触理论和弹性流体润滑理论建立外圈滚道缺陷轮毂轴承非线性动力学模型。(2)利用MATLAB软件,基于所建立的轮毂轴承非线性动力学模型实现轮毂轴承振动信号的仿真,研究不同工作状态对轮毂轴承振动响应的影响。结果表明转速增大会使缺陷的特征频率变大;压痕数量、压痕深度和载荷参数等因素变化不会影响特征频率的数值变化,但是会对峭度值和均方根值产生影响;将仿真结果与频率估算值对比,初步验证了本文所建非线性动力学模型的正确性。(3)考虑到轮毂轴承自身振动信号的复杂性,难以在轮毂轴承试验的强噪声背景下实现缺陷导致的微弱振动信号特征的提取,提出一种基于最优共振分量的特征提取方法。将遗传算法应用于优化共振稀疏分解中的品质因子,并引入频率加权能量算子对振动信号的最优分量进行处理,突出信号中的冲击特征。通过对经典文献中给出的滚动轴承仿真信号、滚动轴承试验信号和本文轮毂轴承仿真信号进行处理,验证新方法能有效地应用于缺陷导致的振动信号特征提取。(4)在轮毂轴承振动测试试验系统上,对轮毂轴承振动特性进行试验研究,研究主轴转速和压痕深度对振动特性的影响,结果表明主轴转速越快,轮毂轴承的特征频率越大,信号的均方根也会越大,峭度值会变小;压痕深度不会影响特征频率大小的变化,但是会影响信号的均方根值和峭度值。将实际测得数据与仿真数据所提取的特征进行对比,验证了本文所提出的轮毂轴承非线性动力学模型的有效性。本文在汽车轮毂轴承振动特性方面的研究成果可用于轮毂轴承的缺陷分析及振动试验的数据分析。