四点接触球轴承因具有占用空间小、可承受双向轴向载荷的优点,被广泛应用在航空航天、军事、船舶等重要领域的动力传动装置中。作为整机的关键零部件,其热特性和振动特性对整机的性能、寿命和可靠性有直接的影响。因此,对四点接触球轴承的发热行为和振动特性进行研究具有重要意义。本文主要针对变载荷工况下四点接触球轴承的接触特性、热特性以及轴承的固有振动特性进行研究,并通过数值仿真和试验分析验证热分析和振动分析模型的有效性和可靠性,具体研究内容如下:首先,在分析了四点接触球轴承QJ214的结构的基础上,通过拟静力学的分析方法对径向谐波载荷作用下的四点接触球轴承进行了仿真分析,研究了谐波载荷幅值、谐波载荷均值和主轴转速对滚动体接触载荷和轴承工作接触角的影响,为后续该轴承的热分析和振动分析研究提供依据。其次,通过将谐波载荷转化为四点接触球轴承系统中的不平衡质量引起的振动激励,解析了振动效应对轴承发热的影响,推导了谐波载荷下轴承功率损耗的估算模型;建立了考虑四点接触球轴承部件热变形影响的修正拟静力学模型,分析了不同转速和载荷下热变形对轴承生热量的影响,分析结果表明,随着主轴转速的增大,考虑热变形时轴承部件的生热量明显增大;利用热网络法对四点接触球轴承上各个热节点的温度进行了计算,得到了工况参数对轴承温升的影响规律:随着转速和载荷的增大,轴承各部件的温度均相应升高,且环境温度越高,轴承处于热稳态时各部件的温差越小。再次,讨论了轴承固有振动产生的原因,基于牛顿第二定律建立了三自由度的四点接触球轴承的非线性振动模型,将弹性流体动力润滑引入到振动模型中,并采用四阶Runge-Kutta法对四点接触球轴承的非线性微分方程组进行了求解,进而研究了轴承参数对轴承振动的影响:随着原始径向游隙和滚动体数量的减小,轴承的振动水平降低;内、外圈沟曲率系数对轴承振动有较为显著的影响;润滑可以缓和振动冲击,且润滑剂阻尼越大,轴承的振动越小;对四点接触球轴承施加合理的轴向载荷可以抑制轴承的振动。最后,通过滚动轴承动态性能试验机采集了四点接触球轴承的温升信号和振动信号,将试验测量结果与应用本文分析方法得到的仿真结果进行了对比,验证了本文分析方法的有效性和实用性。