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数控车削中心已广泛应用于机械产品加工领域,对机床的性能要求也越来越高,因此对机床静动热特性进行分析以及零件的结构优化设计是很有意义的。本课题来源于国家科技重大专项项目(NO.2009ZX040 14-034):“面向动静热特性的机床数字化设计及其软件”、国家科技重大专项项目(NO.2009ZX04001-031):“VHT系列立式车铣复合加工中心”以及国家科技支撑计划(NO.2007BAF21B01)“多轴联动高速龙门式加工中心系列产品开发”的子课题部分,主要运用有限元分析的方法,对车削中心的关键部件进行了静动热综合特性分析,同时将拓扑优化理论与结构设计相结合,进行床鞍结构优化设计,本文主要研究以下几个方面：(1)通过对车削加工中心进行结构分析,确定车削中心的最大工作载荷,简化车削中心联接面载荷,建立机床部件与整机的参数化力学模型,应用有限元软件分析机床部件与整机的静态变形情况,分析加工偏差和机床刚度。(2)进行车削中心模态分析,求解各部件的前6阶固有频率及相应的振型。同时考虑结合面对整机固有频率和振型的影响,建立整机合理的有限元模型,进行整机的动态特性分析,确定固有频率与相应的振型。(3)根据传热学的稳态传热和对流换热的理论基础,分析机床在加工状态下的热源,对机床主轴箱进行热特性分析,得到主轴箱稳态温度场、热应力及热变形,深入进行热-结构耦合分析,求解热-结构综合作用下的应力和变形。(4)研究数控车削中心床鞍的结构优化和轻量化设计方法。基于机床在切削作用下的典型工况,分析其载荷和边界条件；建立体积约束下的床鞍结构多工况静态性能和动态性能多目标拓扑优化数学模型,根据拓扑优化结果构建床鞍的优化概念模型；利用结构优化设计的思想对概念模型进行结构刚度设计,设计新型床鞍结构方案；在保证床鞍刚度和动态性能的前提下,床鞍的质量减少了14.33%,表明该设计方法能够有效实现结构轻量化设计。