本书主要介绍环境与工况耦合条件下滚动轴承性能设计、分析与验证的相关理论和技术体系，共分三章十章。第一章涵盖第一章，介绍滚动轴承的基础知识，包括滚动轴承的基本形式和特点，滚动轴承的材料体系和轴承寿命计算的方法体系；第二部分涵盖第4章，介绍滚动轴承极限设计分析的理论和方法，包括轴承稳态性能、瞬态性能、热性能定量指标分析的理论体系，轴承工作时与环境、工况、安装结构的耦合效应；第三部分涵盖第十章和第十章，介绍滚动轴承失效分析和实验技术基础，包括恶劣环境条件下轴承失效模式和失效分析方法、轴承基础实验和极限测试技术。本书是作者长期在恶劣环境和工况下从事摩擦学基础研究、滚动轴承应用基础研究和特种轴承技术开发工作的部分总结和凝结。书中的相关理论和案例经过工程应用检验，可供工程技术人员、科研人员和高校师生使用。作者简介：王励勤，1964年10月生于湖南省邵东县。1990年10月毕业于哈尔滨工业大学，留校任教。曾从事机械设计教学和航天摩擦学研究。1997年企名网为教授，1999年被评为博士生导师。1998年和2003年分别作为访问学者在英国从事摩擦学研究和双语教学学习。目前主要从事航天恶劣环境和工作条件下的摩擦学研究和研究生培养工作。在航空航天摩擦学基础研究、高性能滚动轴承、高速密封件、重载齿轮传动等相关研究领域承担了973项目、863项目、军工配套技术研究、民用航天、航空发动机计划、国家自然科学基金等多项国家项目。指导硕士、博士研究生83人，申请并获得国家发行明授权专利6项，发表SCI、EI、ISTP收录论文110余篇，出版教材、专书，获省级、国家级教学成果奖3项。陶瓷轴承技术在5项省部级以上科技成果奖中获2010年度国家技术发明奖二等奖。并先后担任哈尔滨工业大学机械设计系主任、教育部机械基础课教学指导委员会秘书长、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、黑龙江省摩擦学专业委员会主任委员等职务。兼任固体润滑国家重点实验室、航空发动机动力传动航空科学与技术重点实验室、航天组织与控制技术国防重点实验室学术委员会委员。兼任《摩擦学学报》、《空气动力学学报》、《摩擦、润滑与密封》、《轴承》等杂志编委。常用的滚动轴承产品结构简单，由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，俗称“四件套”。现已实现标准化、系列化，市场货架产品丰富，价格低廉。滚动轴承是高包装的重要工业基础部件，通常情况下，轴承的成品件无法分离，所以非轴承专业人员只能通过轴承产品目录了解轴承的内径、外径、宽度、基本额定载荷等基本静态使用信息，而对轴承的内部结构和性能、轴承的生产工艺和核心技术知之甚少。但滚动轴承确实是高端机械设备的核心部件，俗称机械设备的“关节”，与高技术设备和高技术工程密切相关，它不仅直接影响设备的高速、耐高低温、精度、寿命、可靠性、承载能力和长期工作稳定性等性能指标，还直接影响设备的排放和效率，对环境和能源利用效率产生直接影响。近年来，轴承技术制约高端装备技术发展的问题引起了行业和管理部门的重视。轴承相关研究有了很大发展和进步，工业水平有了比较大升职。然而，随着盾构、轨道交通、风电、机器人、高档数控装备、航空航天、兵器等领域的快速发展，与轴承相关的技术难题似乎越来越棘手。在盾构和风电装备领域，大型轴承的承载能力、精密维修能力和可靠润滑能力是核心技术之一；在机器人和高档数控装备领域，轻量化结构、高刚度、高精度、小惯量、大加速度启停等对轴承要求极高；在飞机、燃气轮机、轨道交通装备和武器装备中，轴承已成为主要的寿命限制部件、系统可靠性的薄弱环节、极限速度和耐高温的直接限制件；在航天器领域，滚动轴承及其润滑已成为机械系统精度和精度保持能力、运动和效率稳定性等关键指标的限制因素之一。因此，相关领域的专家经常会问，轴承结构如此简单，而在复杂机械系统中的值比却很小，为什么轴承问题会如此严重？高性能轴承技术瓶颈在哪里？显然，问题的严重性长期被科技界、工程界和管理部门所忽视，而且远不止于此。这是由轴承行业基础的固有特点决定的，也是由行业技术易进入、难升级的特点决定的。轴承问题长期存在，但随着工业化进程加快和装备产业升级，复杂装备对高端滚动轴承产品的需求不断增加，凸显出资源分散、基础研究积累薄弱、人才培养滞后等问题。据中国轴承工业协会统计，考虑到我国年价值超过1000亿元、规模企业超过1600家的轴承产品市场现状，即使在价格和技术双重竞争的压力下生存也十分困难，更不用说开展企业自主创新了。此外，与其他工业技术一样，滚动轴承的轻量化、集成化、智能化是主要发展趋势，也是装备技术发展的迫切需求。无法针对使用条件开发先进的轴承综合配套技术回避问题。科技界有句名言，准确发现问题等于解决了90%的问题，此言不虚。很难用简单的几行字准确概括轴承技术的瓶颈。从几何上看，滚动轴承的结构比较简单，在某些情况下，没有内圈、外圈或保持架。然而，几何结构远非轴承的全部。从轴承的安装位置和作用来看，轴承是唯一将轴系和机体隔离开来，并通过轴承内部的点接触（球轴承）或线接触（滚柱轴承）等摩擦面将轴承一个环上的载荷传递给另一个环的部件。换言之，无论机械设备的功率容量有多大，轴系承受多大载荷，转速有多高，工况有多恶劣，轴承都必须在保证轴系精度和长期工作稳定性的前提下，传递轴系的载荷和运动。由此不难理解，轴承内部的接触点或接触线一旦磨损、受热、疲劳、腐蚀、粘接、卡住或咬伤，设备功能就会失效；不难理解，今天轨道交通、风电、数控装备、航空航天、兵器等复杂装备正朝着大型化、高速化、重型化、智能化方向发展。要提高机械设备的速度、载荷、精度、寿命、稳定性、可靠性等关键指标，就必须提高轴承的极限速度、承载能力、精度、寿命、稳定性等极限性能指标，轴承技术必须先行发展。然而，改进意味着对现有技术的突破。这些轴承指标的提高，直接依赖于轴承设计分析、精密制造、材料、表面工程、无损检测、实验、润滑、应用基础等技术的协同发展，缺一不可，需要机械、材料、化学、物理、力学、摩擦学等更大学科发展的支撑。先进滚动轴承技术应涵盖轴承产品全生命周期的各个阶段，包括先进完备的设计分析技术、高度专业化的制造技术和精准化的应用技术，三者相互支撑保障，密不可分，螺旋式交替发展升级。赫兹接触分数解析理论、基于亚表面起源的Lundberg-Palmgren滚动接触疲劳寿命理论（工业简称L-P寿命理论）和基于//http://www.zhucesz.com/：摩擦副弹流润滑理论构成了滚动轴承现代设计与分析技术的基础理论体系。基于这些理论体系的滚动轴承分析方程具有很强的非线性和耦合特性，但随着计算机技术和数值计算技术的发展，这些问题可以迎刃而解。经过长期的基础研究积累和试验应用验证，国际上形成了多种滚动轴承一体化分析软件，然而这些软件计算结果的准确性直接关系到材料、工艺和应用的基础数据。换言之，设计分析软件、设计验证技术以及相应的基础数据是一个企业乃至一个国家轴承行业的核心技术，是面对恶劣环境和极端工况进行轴承设计、验证和应用的必要基础手段。数控技术是现代轴承工业走向精密制造、小批量制造的基本前提之一，也是轴承高精度一体化制造的必要手段，包括材料冶金技术、数控加工、表面强化与热处理、高精度无损检测技术等，极大地推动了轴承技术的升级。例如，双真空重熔（VIA VAR）技术大大提高了轴承钢的纯净度，然而，而微观缺陷的内容，大大减少了亚表层中的夹杂物和对疲劳寿命有害的元素，大大提高了疲劳寿命，轴承的失效模式已经从基于亚表面起源的疲劳模式逐渐转变为基于表面起源的微疲劳失效模式，而且高速重载条件下可能发生局部过热，导致粘接失效，此时需要修正L-P寿命理论，需要仔细控制表面加工损伤，需要重新研究无损检测方法和深度，需要重新研究和确认表面强化影响行为，这些都将反向推动轴承设计和制造技术的进一步发展。轴承的应用技术长期被忽视是不争的事实，尤其是在恶劣环境下而极限工况下工作的轴承应用技术，既是轴承针对工况设计分析的输入条件，也是满足用户需求的输出，需要轴承专业人员、轴承应用人员、轴承配套主机专业人员的密切配合。大量高端滚动轴承失效分析和故障归零工作案例表明，由于工况未知、工况波动未知、多工况或环境状态转换关系不明确、配置配合、安装和预紧不当等原因导致的应用故障比例长期被低估。这些本应在轴承技术发展顶层设计中量化考虑的因素，也是高端轴承的技术瓶颈之一。本书是作者长期从事摩擦学基础研究、滚动轴承应用基础研究和特种滚动轴承在恶劣环境和工况下技术发展的阶段性总结。是多年来在航天国防、高端制造装备等领域对轴承基础理论与技术、轴承极限失效形式分析、表面质量控制、轴承结构极限设计等方面研究成果的积累，书中的相关理论、技术和案例都经过了工程应用的检验。充分考虑到轴承的专业性和较强的系统依赖性，在内容安排上，本书分为三个部分，分别介绍了轴承结构和材料基础，轴承极限性能分析方法和典型参数的影响规律，以及与轴承极限设计边界密切相关的轴承失效分析和实验技术，并运用面向工况的极限设计理念，对轴承关键技术指标的设计、制造、检测和使用控制等进行了关联。此外，作者将其命名为《滚动轴承极限设计》，是希望本书在传递先进技术和方法的同时，传递滚动轴承作为基础产业，需要长期系统的研究积累和转化的理念，以此激励自己和课题组相关人员在长期致力于该领域研发的同时，承担和坚守一份责任。在整理本书的过程中，作者试图用几个成功的案例总结介绍一套完整的面向工况的滚动轴承极限设计准则但由于工况范围有限，技术指标体系复杂，基础研究深度不足，基础数据严重缺乏，不得不放弃。正如准备精确设计轴承时要用到一个设计公式，左侧包含未知数的设计项有结果，右侧包含材料工艺、工艺能力、检测精度、表面状态、应用等信息的设计边界值还不清楚。就此而言，本书提供的相关分析方法和软件是一种科学工具，提供的案例是对读者的一种指导和提醒。如何利用该工具准确设计和正确使用面向特定工况的轴承，需要读者根据具体要求建立相应的导则和规范。轴承技术仍在不断发展，人们在轴承及相关零部件的功能集成化、轻量化、结构智能化等方面正取得令人鼓舞的进展。但有理由相信，只要轴承的基本功能不被取代，只要人们对机械设备大功率容量、高速度、高精度、重载、高可靠性、长寿命等关键指标的需求动力依然存在，轴承技术就一定会面临长期极限性能不足的挑战，极限设计相关方法和技术的发展不会也不应该停止。在完成之时，笔者深知该书仅是阶段性总结，且提高轴承极限性能所涉及的相关学科非常广泛，书中肯定有遗漏和不足之处，敬请批评指正。