高速、高效、载荷／质量比大、精密复杂的机械系统已成为研发、生产现代机床产品的主流。高速加工或准高速加工要求机床系统具有很好的动态特性，以满足现代生产力、精度和可靠性的要求。在实际工程中，机床系统的加工性能在很大程度上取决于主轴系统的动态响应特性和可靠性。本文结合云南省省院省校合作项目“共建昆明铣床厂产品开发技术创新中心”，以有限元法和刚柔耦合多体系统动力学方法为基础，提出基于修正的C-B模态集成耦合法的动力学仿真模型，预估刚柔耦合多体主轴系统的动态响应的分析方法。该方法可以有效地解决考虑多动态参数激励的主轴系统的动态响应问题，仿真结果为机床主轴系统的动态设计和分析研究主轴系统的动态响应特性提供重要的参考数据和理论依据。本文在铣床主轴系统的协同设计与仿真的数据交换、主轴多体系统的刚柔耦合动力学建模、角接触球轴承3D接触动力分析、主轴—轴承部件耦合固有特性和动力响应分析、刚柔耦合多体主轴系统的动力分析等几个方面进行了较全面、系统、深入的数值分析和应用研究。基于Hertz接触理论，建立了角接触球轴承的接触动力学模型，提出考虑摩擦力、离心力和陀螺力矩作用的角接触球轴承3D接触动力学分析的方法；利用修正的Craig-Bampton模态集成耦合法，建立主轴—轴承部件耦合的动力分析模型，进行固有特性分析和受迫振动分析。利用文献[91]的模态试验数据验证了分析模型和计算结果的正确性。从总体上看，刚柔耦合多体主轴系统的动态响应具有周期性和稳定性，说明其具有较好的动态性能。分析出铣床主轴4000rpm的转速频率不会激起主轴系统的共振响应；在同转速条件下，刀具为6齿端铣刀时的切削力激励频率并不在主轴系统的安全频率范围。垂直主轴功率实验工况Ⅰ的切削深度为2／3最大值和切削深度为最大值两种边界条件下，柔性主轴最大径向振动位移值均在结点1处的刀具端。该位移值相对较大，具有较强的周期性，说明主轴系统具有较好的动态性能。主轴转速为4000rpm，柔性主轴结点1处的刀具端径向振动的位移值比柔性主轴—轴承部件的径向振动位移值大。刚柔耦合多体主轴系统的振动速度和加速度响应特性，表明柔性主轴具有较大的振动速度和加速度，尤其是冲击加速度，因此，铣床并不适合在4000rpm下，使用6齿刀具进行实际的零件加工。