高速加工是先进制造领域内的核心技术之一。高速加工技术可以使产品的加工质量和生产效率得到显著的提升。高速加工制造技术,主要依靠于高速自动化机床来实现。电主轴是高速自动化机床的关键部件之一。电主轴的动、静态性能是对高速自动化机床性能产生影响的关键因素。所以,有必要对电主轴单元的动静态性能进行分析和优化设计,以此来完成对电主轴的性能的改善,从而达到使高速自动化机床的加工能力得到提升的目的。本文对所研究的高速电主轴的一般形式和基本结构进行了简要的说明,在针对电主轴单元的结构特点进行分析的基础上,对主轴系统进行了动力学建模,并且应用有限元分析软件,对电主轴动力学模型的求解结果进行了仿真验证及优化设计。具体包括:1.在转子动力学和经典力学的理论基础上建立典型单元的传递矩阵,并且对电主轴动力学模型建立传递矩阵方程,通过MATLAB软件编写计算程序,完成对动力学模型的求解计算。通过求解计算,得到了主轴的前三阶固有频率和振型,验证了电主轴动态性能能够满足实际的需求。2.利用有限元法,结合有限元分析软件对电主轴单元建立有限元模型,对电主轴进行了静态分析,得到了电主轴静刚度。对主轴动力学模型的数值计算结果进行了仿真和验证,证明了数值方法的正确性和有效性。利用有限元分析软件的参数化计算功能,对主轴支撑轴承的预紧力、前、后轴承位置等因素对电主轴动、静态性能的影响进行了分析。并且对于电主轴进行了谐响应分析,得到了主轴前端、转子中部、主轴后端的动态响应。3.在电主轴的动、静态特性分析的基础上,对电主轴轴承的跨距进行了优化设计,对电主轴建立了两种不同的参数化模型,并且分别进行了计算和求解。在满足电主轴动态性能要求的前提下,使得电主轴的静态刚度得到了提升。