轴承是影响高速电主轴性能的关键因素之一,合理的轴承支撑形式、配置方式、轴承结构参数以及初始预紧力对主轴系统的静动态特性影响十分明显。本课题针对超高速磨削大功率电主轴常用的角接触球轴承,研究轴承的结构参数、预紧力等因素对轴承支撑刚度的影响,结合实验室设备设计了一套轴承-转子系统,对其静动态特性进行了实验研究,并对有限元模拟仿真结果进行验证,也间接对所得轴承刚度矩阵进行实验验证。论文的主要研究内容以及研究成果如下:1、分析研究了角接触球轴承常用的研究模型—拟静力学模型,通过分析轴承滚珠运动、受力以及受力平衡方程,推导出计算角接触球轴承五自由度刚度的矩阵模型;2、针对角接触球轴承动力学特性问题,首先研究了轴向预紧力对角接触球轴承相关特性的影响,包括轴承的支撑刚度、轴承内部接触载荷、轴承工作接触角以及润滑特性等,给出了关系曲线图;其次分析研究了径向载荷对轴承内部接触载荷、轴承工作接触角以及轴承内外圈偏移等的影响,给出了关系曲线图;最后具体研究了轴承结构参数对角接触球轴承刚度的影响,分别绘制了关系曲线关系图,并给出了提高角接触球轴承刚度的一些具体措施,为高速电主轴的轴承选择、布置提供参数支持和帮助。本部分的研究可为轴承-转子系统的动静态分析提供数据支持;3、针对高速磨削用的轴承-转子系统,首先通过有限元仿真分别建立该轴承-转子系统的三维实体有限元模型和梁单元模型,通过模态分析发现梁单元模型不仅能够极大地减少模拟仿真计算时间,也能够保证模拟仿真结果的精度;其次对该轴承-转子系统进行静力学特性分析,主要研究了轴承类型以及轴承材料对主轴静刚度的影响,为主轴系统轴承选择提供参考;而后通过对四种不同结构的轴承-转子系统进行动力学特性分析,提出了提高高速电主轴动刚度的一些措施,为高速电主轴结构设计提供数据参考和理论支撑;4、以实验室现有设备为基础,针对本课题的实际需要设计加工了一套轴承-转子系统,首先通过有限元仿真法对主轴进行模态分析得到其固有频率,并对比分析实验所测的主轴固有频率,验证有限元模拟仿真结果的准确性;随后针对该课题所设计的轴承-转子系统进行静力学实验,通过实验数据与模拟仿真结果进行对比,验证了所得轴承刚度矩阵的准确性以及仿真结果的可靠性,且该实验有利于降低轴承刚度验证的实验成本、提高实验效率。