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提出了一种基于控制点变动模型的车床主轴误差表示与公差优化设计方法。首先对影响主轴空间位置的前后轴承、箱体以及相互之间的装配关系进行分析，建立误差传递关系图。根据控制点变动模型建立车床主轴实际轴线相对于理想轴线的误差表示数学模型。然后利用蒙塔卡罗模拟方法生成零件样本实例，采用统计分析方法计算主轴位置的概率统计结果。提出了基于控制点变动模型的敏感度数值计算方法，得到了全部公差因子的敏感度。最后，采用正交试验方法，对高敏感度公差因子的公差值进行优化，获得了主轴系统的公差设计方案。