球轴承广泛应用于机床装备、工程机械、农业机械、家用电器、交通运输、国防、航空航天等领域,而精密球在球轴承中作为滚动体,是轴承的最关键零件,其球形偏差、一致性和表面粗糙度直接影响着球轴承的工作性能及使用寿命,进而影响仪器,设备的功能发挥。双自转研磨方式是一种用于球体精加工和超精加工的加工方法,但是由于装置结构问题,目前在工程应用中其自动化水平和加工效率有所限制。本文针对这一问题,对双自转研磨方式的工作原理和机构进行了改进,设计了一种新型研磨方式——上下盘双自转研磨方式,即下外盘固定,上盘和下内盘同轴转动,上盘对球体施加载荷。本文以几何运动学为理论基础,采用虚拟样机仿真分析方法对上下盘双自转研磨方式成球过程中球体的运动特性进行了分析并作参数优化。本文主要研究内容如下:以刚体系统几何运动学为理论基础,对不同轴三盘转动球体研磨方式成球过程进行了运动学分析,进而推导出上下盘双自转球体研磨方式及其他研磨方式的重要运动参数的计算公式,并从理论上分析比较各研磨方式成球过程中球体运动特性的异同。以ADAMS软件为分析平台,通过建模策略的制定、模型结构的设计、实体建立、测量函数的定义、研磨轨迹绘制、参数化设计、研磨均匀性的定量评价这几个步骤实现上下盘双自转球体研磨方式成球过程虚拟样机模型的建立与相关参数的测量计算。在成球过程虚拟样机模型的基础上,分别对上下盘双自转研磨方式和双自转研磨方式的成球过程进行仿真,从理论和仿真两方面对两者的球体运动特性和研磨均匀性进行对比分析,以说明两者研磨方式的异同,证明了上下盘双自转研磨方式可以达到和双自转研磨方式一样的加工效果,具有可行性。在成球过程虚拟样机模型的基础上,对上下盘双自转研磨方式成球过程模型的重要参数进行仿真优化,以获得一个更为合理的参数组合,使其研磨均匀性达到更佳,并通过球体加工实验验证了这一参数组合的可靠性。