滚动轴承是发动机和主轴等设备的核心支撑部件,在极端工况或使用不当时,润滑失效会导致滚动轴承发生早期失效问题。润滑油膜厚度作为轴承润滑状态的直接判据,对其实时监测是轴承性能预测的可靠有效手段,对设备故障的早期诊断具有重要意义和工程适用价值。本文开展了圆柱滚子轴承润滑油膜厚度超声测量方法及实验研究。基于超声波在界面处传播规律,推导了超声测量轴承膜厚的弹簧模型,分析了模型中参数与膜厚理论计算误差的关系。在此基础上,提出了轴承接触区膜厚分布及最小膜厚计算方法,为解决由超声探头性能限制导致的滚动轴承中接触区最小膜厚无法直接测量的问题提供了一种新思路。建立了测量轴承润滑膜厚的圆盘声场和聚焦声场的超声传播有限元模型,分析了外圈-油膜-滚子模型中超声波的传播行为以及油膜层附近的声场特性,获得了超声波在外圈-空气界面的反射规律,以及油膜层附近的声场分布规律。依据测量轴承膜厚的超声传播有限元模型获得的结果,分析了预设膜厚、超声激励参数、曲面等对膜厚计算结果的影响规律,并建立了以空间位置变化来模拟轴承膜厚动态变化的轴承接触区膜厚分布及最小膜厚分析模型。结果显示:相对于圆盘声场,聚焦声场在测量膜厚方面更具优势;轴承接触区膜厚分布测量的仿真验证了轴承接触区膜厚分布及最小膜厚计算方法的可行性。在理论和仿真实验研究基础上,对超声测量系统相关设备进行了设计选型,搭建了超声测量系统,同时依据相应工况条件及测试要求,设计了标定用试件,并设计搭建了标定实验台,轴承膜厚测量实验台。进行了标定实验和轴承膜厚测量实验。标定实验结果表明超声测量系统的误差在10%以内,轴承膜厚测量实验结果显示,在定载荷下,随着转速增大,轴承最小膜厚逐渐增大,这与预期相符。