高速加工能显著地提高生产率和降低生产成本,是一项非常有前景的先进制造技术。实现高速加工的首要条件是高品质的高速机床,而高速电主轴是高速加工中心的关键部件。电主轴系统的静态、动态刚度又是影响其性能的主要因素之一。因此,在设计时要对其进行详细的静、动态分析。本文对本课题高速电主轴的结构进行了简述,确定了一种相对简便、准确的高速电主轴轴承刚度的计算方法。运用ANSYS软件,用有限元分析法对高速电主轴的静动态特性进行了分析研究。具体包括:1.对本课题高速电主轴单元的结构进行了简述,并研究了一般主轴单元的静动态特性。2.通过对角接触球轴承进行结构建模和力学特性分析,获得了角接触球轴承静刚度的简便计算方法,推导出了圆柱滚子轴承静刚度的计算公式,对本课题电主轴轴承的静刚度进行了计算;研究了预紧力对角接触球轴承静刚度的影响;通过对高速角接触球轴承和圆柱滚子轴承进行动力学特性分析,总结出一种较为简便、精确的轴承动刚度的计算公式。3.对电主轴进行二维静态有限元建模,经ANSYS计算,得出了本课题电主轴的静刚度,并分析了轴承预紧力对电主轴静刚度的影响。4.对电主轴进行了较精确的三维动态有限元建模,经ANSYS计算分析,获得了电主轴的模态和谐响应特性;研究了电主轴的固有频率、振型和临界转速,分析了轴承预紧力对电主轴第二阶固有频率的影响;并对高转速条件下,电主轴在前端、转子中部和后端传感器三个位置所发生的最大动态位移进行了分析计算,求得了本课题电主轴的动刚度,验证了电主轴结构设计的合理性。5.通过ANSYS的优化设计功能对电主轴的结构进行了优化。