轴承是商用车变速箱传动系统的重要组成部件,一直受到齿轮冲击载荷的作用,轴承的运行情况是影响商用车变速箱性能的重要因素之一,研究变速箱轴承疲劳失效形式及表面强化技术具有重要意义。针对企业商用车变速箱的典型失效轴承,分析了其失效原因,从轴承结构和表面强化两种角度提出了提升性能的措施。然后,分析了31314圆锥滚子轴承结构、承载受力情况,通过Hertz弹性接触理论以及接触应力与寿命的关系式,利用MATLAB软件求解轴承滚道凸度的最优值,并且利用ANSYS建立圆锥滚子轴承模型进行验证。为了更好进行滚动接触疲劳试验,提出了试验机的设计要求、性能指标,完成了试验机各部分的结构设计。此外,以GCr15轴承钢为材料,研究了超声滚压对材料表面性能的影响。本文的研究内容具体如下:（1）对企业的圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承的典型失效件进行失效分析。在循环载荷的作用下,外圈滚道次表面裂纹的萌生和扩展导致了圆锥滚子轴承疲劳失效,在轴承设计过程中应尽可能降低轴承内部的接触应力;网状碳化物超出标准造成了圆柱滚子轴承在使用过程中内圈出现剥落,导致外圈与滚动体损伤,轴承噪音增大失效,在轴承生产制造中应加强显微组织、网状碳化物的检查,降低网状碳化物等级。（2）根据31314圆锥滚子轴承结构及应用工况,分析轴承承载及受力情况,通过Hertz弹性接触理论,建立了圆锥滚子轴承接触应力分析模型,对轴承的最大接触应力进行分析;依据接触应力与寿命的关系,通过改变内圈滚道凸度值,增大接触区域面积,降低接触应力,增长轴承寿命,采用MATLAB求解最优滚道凸度值为4.8μm;利用ANSYS建立了圆锥滚子轴承有限元模型,计算不同滚道凸度值的轴承最大接触应力,通过仿真验证理论计算结果。（3）根据滚动接触疲劳试验的标准,提出试验机设计要求及技术指标,主要完成了试验机的主轴系统、试验区、加载系统、测量系统、润滑与冷却系统、动力系统等部件的方案结构设计,试验机各部分通过Solid Works软件建模验证可行性后,进行试验机加工装配。（4）研究了超声滚压对淬回火后GCr15轴承钢材料特性的影响。设置不同预压力参数处理GCr15轴承钢试样,在一定范围内,GCr15轴承钢的压入量、显微硬度均随超声滚压功率密度的增大而变大,试样粗糙度数值随功率密度的增大而降低,但功率密度过大时,试样会出现划痕、凹坑等损伤。当超声滚压功率密度为36.73k W/cm~2、85.68k W/cm~2时,试样特征寿命（Vs）相对于未处理试样分别提高了72.8%、18.5%;但当超声滚压功率密度为112.40k W/cm~2、429.00k W/cm~2、649.20k W/cm~2时,试样寿命下降,其试样特征寿命（Vs）相对于未处理试样特征寿命分别降低了24.1%、34.5%、62.1%,原因是疲劳失效试样裂纹扩展由穿透晶粒扩展转为沿晶界方向扩展为主,加速了裂纹萌生和扩展,造成试样滚动接触疲劳寿命降低。超声滚压后试样摩擦系数随功率密度的增大而减小。当超声滚压功率密度为36.73k W/cm~2、85.68k W/cm~2时,试样磨损量减小;当超声滚压功率密度超过112.40k W/cm~2时,磨损量随功率密度的增大而增大。