主轴系统作为数控机床的核心部分,对数控机床的性能有直接的影响,因此主轴系统的设计以及动静态特性的研究尤为重要。论文以HGM50卧式加工中心的主轴系统(主轴—主轴箱—丝杠—滑块系统)为研究对象,采用仿真和试验相结合的方法,围绕电主轴的选型、主轴系统动力学建模与动静态特性分析,以及关键零部件和结合面的优化展开研究。针对轿车发动机缸体、缸盖制造工艺,确定主轴选型的主要性能指标,建立性能指标评价模型。采用直觉模糊层次法,并改善得分函数,基于直觉模糊偏好关系判断矩阵,确定电主轴最优方案。基于虚拟材料层等效结合面的方法,利用有限元软件建立主轴系统的动力学模型。对主轴箱—丝杠—滑块系统进行有限元模态分析和模态试验,通过对比模态试验和仿真结果的固有频率和振型,来验证主轴系统动力学模型的正确性。在此基础上,对主轴系统展开动静态特性分析,得到主轴系统的低阶频率和振型,以及刀具等效部位静刚度。对主轴系统进行了谐响应分析,得到主轴系统的共振频率。通过对比主轴系统各个结构件和结合面对共振频率的影响程度,辨识主轴系统结构的薄弱环节。基于灵敏度分析法对主轴箱结构进行多目标参数的优化分析；研究主轴系统结合面刚度对主轴系统动态特性的影响,将正交试验法与灰色关联法相结合,对主轴系统部分结合面刚度进行优化。