本文密切结合国家发展高端装备制造业的重大需求,在国家自然科学基金项目及山西省留学人员科研资助项目基金资助下,系统研究了高速电主轴壳体单元的动力学建模、模型精度研究、动力学参数研究及动态设计等问题,并将理论成果用于高速电主轴壳体单元参数优化设计中。论文取得如下成果:(1)在主轴壳体单元动力学建模方面,基于波动法完成了电主轴壳体单元的振动动力学建模,即基于Flügge壳体理论和波动法理论,建立壳体频率求解方程。根据电主轴壳体的实际结构特征和边界条件,计算得到壳体的固有频率。电主轴壳体单元的振动特性研究对完善电主轴动力学研究具有重要意义。(2)在建立频率求解方程方面,引入中间变量,简化了频率求解方程的推导过程,减少了变量数量,降低了计算强度,提高了MATLAB编程效率,便于研究尺寸参数和材料参数对电主轴壳体的波动法动力学模型精度的影响。(3)在模型精度方面,建立了AEI精度评价指标,该指标借助有限元软件模态分析结果为参照,反映了电主轴壳体的波动法动力学模型的计算频率的偏差情况。(4)通过AEI精度评价指标,研究了壳体长度、宽度、半径、材料密度和杨氏模量等参数对波动法动力学建模精度的影响,从而给出满足波动法建模精度要求的壳体单元的参数范围。(5)通过频率求解方程计算壳体的固有频率,得出了不同尺寸参数和材料参数下的壳体固有频率的分布规律。在给定的设计变量的变化范围内,以提高固有频率为优化目标,运用遗传算法进行了对壳体尺寸参数的优化设计,给出了最优的设计参数。有利于优化电主轴壳体单元的结构尺寸参数,提高其动态特性。