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控制力矩陀螺(简称 CMG)轴承组件是卫星、空间站等航天飞行器进行姿态控制的重要结构。为使控制力矩陀螺获得更高的效能，通常使转子工作在较高的转速下以获得更大的角动量，提高转子转速将引起诸多方面的技术问题，例如:结构强度不足、轴承温升和疲劳失效等问题。因此有必要研究结构参数和工况条件对控制力矩陀螺轴承组件应力、温度分布和轴承疲劳寿命的影响，从而为轴承组件的使用和优化设计提供一定的依据。 本文以某型号控制力矩陀螺轴承组件为研究对象，利用有限元方法建立了基于弹塑性接触理论的轴承组件应力场分析模型，分析了结构参数和工况条件对轴承组件各零部件及整体应力分布的影响；在滚动轴承动力学分析的基础上建立了角接触球轴承摩擦功耗计算模型，将计算得到的摩擦功耗作为轴承组件温度场分析的边界条件，建立轴承组件温度场以及应力场与温度场耦合分析的有限元模型，分析了工况条件对轴承组件温度分布及应力场与温度场耦合作用下轴承应力和疲劳寿命的影响。研究结果表明：(1)碟形弹簧沿轴承轴向方向的刚度约为K=2.796×106N/mm；压杆轴的最大应力随退刀槽倒角半径的增加而减小，压杆轴退刀槽倒角半径可以在0.2mm～0.4mm之间选择；随着辐板倾斜角的增加旋转质量本体最大应力呈现先减小后增大的趋势。(2)随着发射加速度的增加，轴承组件轴向放置和径向放置时轴承最大接触应力均逐渐增大，在10~15个重力加速度范围内均满足轴承最大接触应力小于许用接触应力，但相同加速度情况下轴向放置比径向放置时轴承所受的最大接触应力大。(3)轴承受到较大冲击载荷后钢球与沟道接触处会发生塑性变形，导致轴承预紧力减小，在10~15个重力加速度范围内，随着发射加速度的增加，轴承的预紧力逐渐减小，但变化幅度不大。(4)轴承组件中旋转质量本体的轮缘处温度最低，电动机温度最高；在轴承的温度分布中，钢球与套圈的接触区温度较高，且钢球接触表面温度最高，内、外圈次之；随着径向力、转速、环境温度以及电动机功率的增大，轴承温度逐渐增大，其中径向力和电动机功率对轴承温度的影响较小，而转速和环境温度的影响较大。(5)温度对轴承组件的应力场和轴承的疲劳寿命有着较大的影响，且随着径向力、转速、环境温度以及电动机功率的增大，轴承应力逐渐增大、疲劳寿命逐渐减小，其中径向力和电动机功率对轴承应力和疲劳寿命的影响较小，而转速和环境温度的影响较大。