分析了某型超低温高速轴承试验后套圈的烧伤、磨损及钢球表面发乌等失效问题，运用开发的低温高速轴承性能拟动力学仿真分析程序，对轴承失效机理进行分析，并基于轴承拖动力不足的问题定位，首次提出以提高主动圈对钢球的拖动力为约束条件的优化设计方法，对轴承结构的主要参数进行优化改进设计，并通过低温运转试验考核，轴承成功通过性能试验验证，表明以提高主动圈对钢球的拖动力为改进设计目标合理、可行，失效机理分析合理，问题定位准确，设计改进有效。