钢球作为轴承关键传动件，其质量高低对滚动轴承的性能、安全起着决定性的作用。目前，钢球质量判断主要又人工目视检验，很难保证精度和准确性，限制了高精密轴承在航空航天领域的应用。为此国内急需钢球表面质量自动检测设备。本文以检测设备关键零件展开轮开展研究，为实现自动化检测提供依据。本论文依据捷克SIMET公司生产的AVIKO系列钢球自动检测设备，搭建钢球检测机构物理样机，使用高速摄像机对钢球的运动形式进行拍摄，对钢球在展开轮作用下的运动轨迹进行观察、分析和深入研究。依据钢球运动特点，确定钢球的运动轨迹形式，并为展开轮的结构设计提供理论依据。根据钢球在展开轮作用下的运动形式特点，分析展开轮对钢球的作用力的特点，推断展开轮的整体机构为中心对称回转体结构。进而提出两种展开轮结构概念设计方案，并在每种方案结构下对钢球运动的稳定性进行分析，选取稳定性最优的展开轮结构模型。研究展开轮与钢球的接触轨迹，来保证展开轮对钢球的作用力与钢球的运动形式不发生干涉，最终确定展开轮的几何结构。利用虚拟样机技术，对所研究设计的展开轮做虚拟仿真分析。构建精确的展开轮三维模型及主动轮、支撑轮及其附属构件的三维模型。在ADAMS仿真软件中，设置合理的仿真参数以及施加正确的约束，并对整个展开机构进行仿真分析，跟踪检测钢球表面一点的运动轨迹，将理论轨迹和实际轨迹进行对比分析，进而验证所设计的展开轮结构的正确性，并得出在展开轮作用下，检测探头以均匀子午线形式在钢球表面进行扫面检测。