球面滚子轴承广泛地应用于造纸机械、矿山机械、轧钢机械等低速重载的机械设备中。在不同的工况条件下,球面滚子轴承圆弧滚子与套圈球面滚道之间的接触类型呈现不同的特征,其力学和热学分析较为复杂。球面滚子轴承通常应用润滑脂进行润滑,而脂润滑滚动轴承的性能及润滑脂寿命预测是目前研究及应用的难点问题。本文以双列球面滚子轴承为研究对象,系统研究了其力学性能、滚子-兜孔流体润滑性能、热学性能、润滑脂老化以及润滑脂寿命预测方法。本文的主要的研究内容及成果包括：(1)在对双列球面滚子轴承进行力学分析的基础上,建立了一个能够考虑滚子直径误差情况下对径向受载的球面滚子轴承滚子载荷分布及轴承轴心轨迹进行计算的数学模型。系统地分析了单个滚子存在直径误差与多个滚子存在直径误差对球面滚子轴承滚子载荷历程及轴承轴心轨迹的影响规律；(2)在对径向受载的球面滚子轴承进行拟静力学分析的基础上,建立了球面滚子与保持架直窗式兜孔之间流体动压润滑性能的计算方法。该计算方法通过同时求解滚子-兜孔两侧的二维雷诺方程,可以得到滚子-兜孔流体动压润滑油膜压力分布和油膜厚度分布。结合具体算例,研究了内圈转速、径向载荷、以及轴承的主要几何参数等因素对球面滚子轴承滚子-兜孔流体动压润滑性能的影响规律；(3)基于锂基润滑脂四参数流变学方程,应用局部法建立了脂润滑双列球面滚子轴承发热率的计算模型。该模型全面考虑了滚子-滚道接触发热、保持架-内圈引导面摩擦发热、滚子-兜孔摩擦发热和滚子搅油发热。结合具体算例,系统地分析了内圈转速、径向载荷、工作温度、轴承几何参数等对脂润滑球面滚子轴承发热率的影响；(4)在局部法建立的脂润滑球面滚子轴承发热率计算的数学模型的基础上,应用热网络法建立了脂润滑球面滚子轴承-轴-轴承座系统瞬态温升计算的数学模型。该模型能通过数值求解发热量微分方程,得到滚动轴承-轴-轴承座系统各节点在任意时刻的温度值。轴承温升试验表明：理论计算结果与试验结果十分吻合。结合一具体算例,数值模拟研究分析了内圈转速、径向载荷、环境温度、轴承几何参数、润滑脂填充量以及润滑脂类型等参数对球面滚子轴承温升的影响规律；(5)设计和搭建了一台复合铝基脂润滑的球面滚子轴承试验机,并开展不同工况下润滑脂老化过程的全尺寸轴承试验研究。应用红外光谱分析、扫描电镜分析等方法,分析在老化过程中润滑脂状态的变化；(6)分析了影响脂润滑滚动轴承润滑脂寿命的因素,结合现有的经验公式,归纳得到了基于稳态温度的球面滚子轴承用复合铝基润滑脂的寿命计算公式。建立润滑脂平均剪切强度的概念,通过对试验数据的归纳,构建了基于润滑脂平均剪切强度的球面滚子轴承用复合铝基润滑脂的寿命计算方法。本文的研究内容和取得的成果可为球面滚子轴承的进一步研究、优化设计及润滑脂寿命预测提供理论支撑。