关节轴承具有结构紧凑、承载高、寿命长等特点，在航空航天等领域得到广泛应用，因此，在关节轴承产品定型阶段，需要进行实际模拟试验，对其精度、寿命、可靠性等性能做出评价。由于关节轴承运动形式复杂，对其运动状态的模拟比较困难。关节轴承寿命普遍较长，工况试验耗时较长，为尽快得到试验结果，有时需要进行加速试验。为了保证试验过程的顺利和试验结果的可靠性，不仅要求试验机功能全面、结构合理，而且要求重要零部件具有足够的结构稳定性和寿命。故既要对关节轴承试验机进行方案设计，还要对其重要零部件进行结构优化。本文针对直升飞机旋翼系统的关节轴承设计了一种试验机。根据实际飞行状况，确定了其具体功能和技术参数；实现对运动、受载情况和工作环境的模拟；满足工况试验和加速试验对摆动频率的要求。以降低重要零部件应力水平为目标，对加载器、关节轴承夹具等进行结构优化。分析了结构参数对零部件性能的影响规律，确定了最优结构参数，提高了结构稳定性和使用寿命，保证了评价结果的准确性和可靠性。为减少环境箱底板倾斜量和试验机底座热应力，对试验机底座进行结构优化，提高了传动轴支承轴承的同轴度，减少了环境箱温度对试验机底座的应力分布的影响。