当前国产滚珠丝杠副在精度和寿命等性能方面明显落后国外先进制造企业的进口产品。这样的差距导致国内高档滚珠丝杠副产品市场长期被国外企业占领,更严重的是,滚珠丝杠副较差的性能制约了我国装备制造业的发展。因此,研究滚珠丝杠副其接触疲劳行为,提高疲劳寿命成为一项刻不容缓的任务。本文使用Hertz理论对滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道面的接触应力状态进行了分析。以市场上广泛使用的滚珠丝杠副的结构和尺寸为基础,计算了在额定动载荷下,滚道面受到单个滚珠的载荷以及最大接触应力。并且在现在实验条件下,设计了模拟滚珠丝杠副接触疲劳行为的试验样件。同时,分析了接触疲劳强度准则,预测疲劳裂纹的萌生和扩展位置。使用白光共聚焦光学显微镜对现有滚珠丝杠副的截面切片试样进行了微观组织的观察。使用硬度仪和粗糙度仪分别分析了丝杠显微硬度梯度分布和试样的滚道表面粗糙度。通过不同周次的接触疲劳实验,观察到试样滚道面随着周次数的增加逐渐出现点蚀、微裂纹和剥落的现象。通过对试样轴截面、45°截面以及滚道面上疲劳裂纹萌生位置和扩展角度的观察,并且分析了产生接触疲劳裂纹的主要影响因素,讨论了滚动接触疲劳的机理。由于试验机的可靠性较差和试样设计缺陷,造成了接触疲劳实验过程中主试样非接触区的旋转弯曲疲劳断裂,严重影响实验进度。因此本文对试样疲劳断口进行了电镜观察和失效分析。此外,根据接触疲劳实验机的现有结构进行了改进设计,增加了一套支承加载装置。