角接触球轴承是高速电主轴的主要支承方式,轴承预紧是高速电主轴的关键技术之一。对高速角接触球轴承预紧进行研究,确定轴承最佳预紧力并通过动态调节方法使预紧力随工况进行自动调节,对提高电主轴及轴承性能具有重要意义。本文以高速角接触球轴承为研究对象,基于对轴承热动力学特性的理论分析,建立了轴承预紧力计算数学模型,提出计算方法并编写了相应程序,分析了轴承预紧力的动态特性。在此基础上,提出了一种基于压电陶瓷的可控预紧方法,并对其可行性进行了数值分析和验证。本文的主要研究内容和结论如下:(1)基于赫兹接触理论、滚动轴承动力学和沟道控制理论,以7012/CD型角接触球轴承为研究对象,建立了考虑热位移影响的高速角接触球轴承拟动力学模型,并结合具体算例加以分析。计算结果显示,轴承内圈的径向热位移变化最大,外圈次之,滚动体最小。考虑热位移影响时,随轴承转速增大,滚动体与内外圈的接触角明显减小,滚动体与内外圈的接触载荷明显增大。(2)基于轴承预紧力特性分析,分析了转速、热位移、离心位移及预紧方式对预紧力的影响规律,并确定所需的轴承最小预紧力计算方法。研究结果显示,轴承预紧力随转速的增大而增大,且初始预紧力越大,预紧力变化幅值也随之增加。考虑轴承热位移时对预紧力的影响比考虑离心位移影响更大。定位预紧方式下轴承预紧力的幅值变化明显,定压预紧方式下,轴承预紧力不变。(3)为了实现主轴轴承在实际工况下可以进行动态调节,利用压电陶瓷的逆压电效应和响应速度快等基本特性,设计了一种基于转速与温度反馈的预紧力可控方法,并对钢和铅双套筒的变形情况进行分析,验证了该方法的可行性。研究表明,高速角接触球轴承热动力学特性对预紧力的影响不容忽视,考虑其影响使轴承最佳预紧力确定更加准确;预紧力可控方法可提高系统的稳定性。