角接触球轴承作为机床进给系统的主要发热部件,其热变形将直接影响到机床进给精度。准确预测轴承温度场及热变形量,对减少进给系统的热误差具有重要的意义。本文从理论建模、有限元分析、试验验证、轴承组件结构改进四个方面对进给系统常用的60°角接触球轴承的热态特性进行了深入的研究。首先,在角接触球轴承拟静力学模型的基础上,计算了角接触球轴承的摩擦力矩与摩擦生热功率,推导出了内圈、外圈及滚珠上的热载荷。分析了内外圈相对轴向、径向热位移的简化计算方法,并提出了轴承热刚度识别技术路线。然后,建立了考虑接触热阻的角接触球轴承热传递模型及有限元分析模型,对轴承进行了有限元稳态与瞬态温度场分析,得到了轴向力及转速对轴承温度场及热平衡时间的影响规律。通过对轴承二维模型热-结构耦合分析,说明了热变形对接触应力有很大的影响。进而,设计了角接触球轴承热态特性测试试验台。模拟现实工况,对四组进给系统常用的角接触球轴承进行了大量的试验,测试轴承温度场、轴向热位移及热平衡时间,获得了168组有效数据。试验数据与有限元仿真结果偏差均在10%以内,证明有限元仿真模型的正确性和试验数据的有效性。最后,对机床进给系统常见结构进行温度场分析,发现温度最高处位于轴承处。通过改进轴承组件结构,实施油和油气冷却,不仅能降低角接触球轴承温度,还可明显缩短热平衡时间。并通过模态分析对比了进给系统改进前后的固有频率。