高速精密加工是现在制造业主流发展方向,高速精密机床是高速精密加工的装备基础。高速电主轴作为高速精密机床的主要零部件,因此具备良好的动态特性已经成为现代高速电主轴必不可少的条件。本文以Hertz接触理论、传热学和弹塑性力学为基础,对决定主轴动态特性的预紧力、热和刚度进行了耦合分析,同时,还考虑了主轴的安装方式、悬伸量和轴承跨距等结构形式的影响,取得以下成果:(1)以Hertz接触理论为基础,建立了轴承的静载荷模型和拟动力学模型,分析了轴承在静止状态下施加预载荷后的变化,得到了轴承在静载作用下轴向趋紧量、接触角随着预载荷的变化规律;并分析了轴承在旋转过程中,轴承内外接触角、轴承内外滚道与滚动体的接触载荷和轴承刚度随着转速的变化规律。(2)建立了基于timoshenko梁理论的电主轴转轴模型,将轴承作为主轴的支撑,对主轴动态特性进行分析,得出转速与预紧力对电主轴动态特性的影响规律。(3)以摩擦学和传热学为基础,计算了轴承因摩擦而产生的热量,建立轴承系统的热量传递模型,计算出轴承系统各个节点的热阻抗及轴承各个节点的温度,并将轴承热和轴承接触载荷进行耦合,根据轴承的温度变化推导出轴承的轴向位移和径向位移,分析了转速和预紧力对轴承温升和热位移的影响、轴承因热位移对轴承刚度的影响及考虑热位移预紧力和转速对主轴动态特性的影响规律。(4)探讨了主轴的安装方式、跨距、悬伸量等不同结构参数变化对主轴动态特性的影响。电主轴卧式放置和立式放置时导致主轴轴承的接触载荷不同,计算了卧式电主轴和立式电主轴考虑转轴及转子重力时轴承受力、轴承刚度及轴承温升,分析了不同的安装方式对主轴动态特性的影响;跨距、悬伸量是主轴重要的结构参数,分析了不同跨距、悬伸量对主轴动态特性的影响。