滚动轴承是一种旋转支承部件,在工程机械、交通运输、航空航天、精密仪器等领域有广泛的应用。随着工业技术和制造水平的提高,人们对滚动轴承运转时的稳定性和可靠性提出了更高的要求。由于滚动轴承运转过程中经常处于弹性流体动力润滑状态,在这种润滑条件下,滚道表面形貌对滚动轴承的运转和寿命起到重要作用,研究滚道表面形貌效应对接触界面摩擦与润滑特性的影响,开展滚动轴承的润滑力学研究、疲劳寿命预测及摩擦磨损分析等基础性研究工作,不仅具有重要的理论意义,而且对提高轴承的设计、制造质量,提升转动机械系统的可靠性、安全性和稳定性,具有实际的工程应用价值。本文以接触界面表面形貌效应为切入点,以提高滚动轴承摩擦学性能和基础疲劳寿命为目的,开展了滚动轴承力学分析、表面形貌三维表征、界面润滑分析、摩擦磨损分析和接触疲劳寿命分析等方面工作,以期为滚动轴承的设计、制造及性能调控提供理论依据。本文的主要研究工作和贡献如下:（1）依据滚动轴承力学分析理论和热网络法建立了拟静力学方程和轴承稳态温度场模型,研究了不同工况参数下角接触球轴承内外接触角、接触负荷及温升的变化规律,并利用滚动轴承温升试验对模拟结果进行了验证。结果表明滚动体与套圈的接触角和接触负荷在不同载荷、转速下有很大差异;钢球/滚道摩擦副既是轴承生热的主要来源,也是轴承工作温度最高的位置,改善这对摩擦副的润滑性能对于降低轴承温升、提高轴承性能有积极作用。（2）选取ISO 25178三维形貌表征参数体系中部分参数对不同表面纹理进行定量表征,利用点接触往复摩擦试验研究了表征参数与表面摩擦学性能的关联;利用YLP-F10光纤激光打标机在关节轴承接触表面上设计制造一组表面织构,在自研的航空关节轴承实验机上进行摩擦实验,研究了表面织构对关节轴承摩擦系数和温升的影响。结果表明适当设计的表面织构能有效降低摩擦系数和温升,改善表面的摩擦学性能,部分三维形貌表征参数与表面的摩擦学性能有显著的相关性。（3）在拟静力学分析的基础上,结合弹流润滑理论和基于表面形貌频谱分析的弹性变形幅值缩减方法（Amplitude Reduction）,建立了点接触弹流界面表面形貌弹性变形的分析方法,利用该方法研究了点接触弹流状态下表面形貌在不同工况条件下的动态变化规律。结果表明模拟高斯表面和实测织构表面进入弹流接触区后都发生了显著的弹性变形,且弹性变形随工况条件改变而动态变化,弹性变形致使表面微凸体平坦化,三维形貌表征参数的变化规律不尽相同。研究结果为进一步分析表面形貌动态变化对摩擦学性能的影响提供了理论基础。（4）将幅值缩减方法与弹流润滑雷诺方程的数值求解相结合,建立了快速求解粗糙表面弹流润的仿真方法,利用该方法计算了不同工况下点接触弹流接触区表面形貌的变化特征以及对应的油膜厚度和压力分布,并将表面形貌参数变化与最大油膜压力、最小油膜厚度等性能指标进行关联,分析了表面形貌动态变化对轴承承载和润滑特性的影响。结果表明表面形貌变化造成最大接触压力升高、最小油膜厚度下降,考虑表面形貌动态变化的真实膜厚比相交于传统方法计算的名义膜厚比更能反应接触界面的实际润滑状态,提高表面最快衰减自相关长度Sal的变化率有利于改善表面润滑特性。（5）根据润滑分析的结果,基于次表面应力理论和轴承接触疲劳寿命模型,建立了弹流润滑次表面应力和寿命预测模型,利用该模型计算了不同工况下弹流接触区次表面应力分布及滚动轴承疲劳寿命,并将形貌参数变化与次表面应力和寿命进行了关联,探究了弹流接触区表面形貌动态变化对轴承次表面应力及疲劳寿命的影响。结果表明表面形貌对弹流接触界面次表面应力场有显著影响,弹流油膜最大压力和次表面最大应力线性相关,合适的表面织构能有效提高轴承疲劳寿命,在高速工况下降低表面峰态Sku均有利于提高接触疲劳寿命。本文从理论上表征和描述了弹流接触界面表面形貌的动态变化特性,揭示了表面形貌动态变化特性对预测和控制表面功能特性的重要意义,通过模拟和试验证实了表面形貌主动设计应用于滚动轴承摩擦学性能调控的可行性和有效性。研究成果为滚动轴承的表面形貌设计提供了一定的理论指导,也为滚动轴承性能优化提供了新的设计思路。