依靠弹跳球跳动来发电的弹跳球式摩擦纳米发电机（Bouncing Ball Triboelectric Nanogenerator,简称BB-TENG）因其高能量转换效率,近年来在摩擦纳米发电机研究领域受到广泛关注。然而,弹跳球式摩擦纳米发电机发电机理还没有完全被揭示,如电极的电荷密度、弹跳球的运动姿态、外界激振的频率与振幅等与其发电性能之间的关系尚不清晰,这成为制约弹跳球式摩擦纳米发电机发展的瓶颈问题。据此,本文基于摩擦纳米发电的原理,建立了弹跳球式摩擦纳米发电机动态发电机理的电荷转移方程,通过数值计算和实验探究的方法研究了影响发电性能的因素,并进行了新型弹跳球式摩擦纳米发电机结构的设计。论文的主要研究内容和结论如下:（1）基于麦克斯韦方程组,选取物理模型及外界激励源中与弹跳球式摩擦纳米发电机发电性能相关的参数进行研究,得出了物理模型中各个参数与其发电性能之间的关系,建立了弹跳球式摩擦纳米发电机的动态电荷转移计算方程。结果表明:影响弹跳球式摩擦纳米发电机发电性能的主要可控参数为电极间介电层厚度、接触面积和电荷密度,其中接触面积与电荷密度对其发电性能的影响远高于介电层厚度的影响。（2）采用数值模拟分析及试验分析结合的方法,研究了外界激振对弹跳球位姿的影响,以及弹跳球位姿与发电性能之间的关系。结果表明:弹跳球在外界激振下主要表现出“起振”、“良好接触”、“自旋”、“接触过盈”4种位姿;位姿受激振频率的影响远大于激振振幅、角度等因素影响;“自旋”会增加约25%的电荷转移量。（3）基于动态电荷转移计算方程,在激振试验台上研究了研究了材料、介电层厚度、电极间接触面积、表面粗糙度对弹跳球式摩擦纳米发电机发电性能的影响,并依据试验结论对结构进行了优化。结果表明:电负性材料的合理选取,优化结构以提高接触面积会极大的提高其发电性能,而电极表面粗糙度递减会使其发电性能先增加后减少;经优化,在3mm-50Hz激振工况下,弹跳球式摩擦纳米发电机最大电压平均值增幅为61.8%,最大电荷转移量提升了78.6%,外部负载300MΩ时最大功率密度提升了56.0%。