ADGM数控车床是国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”（2012ZX04005-021）中的研制产品。主轴系统（包括主轴箱体和电主轴）是该产品的重要部件之一，对其进行热特性分析及结构优化，最终达到减小主轴系统热变形，提高数控车床加工精度的目的。通过分析主轴系统的结构和运行特点，建立电机和轴承发热量计算的数学模型；以传热学理论为基础，建立主轴系统各部分与冷却水、环境空气以及润滑剂的对流换热系数计算的数学模型。基于热流网络法，建立主轴系统前后支撑温度场计算的数学模型。在不同转速、径向载荷、轴向载荷下，分析主轴系统温度场的分布情况，通过有限元软件对该模型进行仿真，仿真结果和计算结果的误差小于4.5%，说明建立的温度节点模型是可靠的。对主轴系统进行热-结构耦合分析，计算出主轴系统在最高转速时的热变形；提出五种主轴箱体的结构设计方案，并对各方案进行热变形分析，确定用于参数化优化设计的初始结构方案。基于模糊综合评判法，对选择的主轴箱体进行优化设计。以主轴箱体壁厚、筋板厚度、筋板间距和筋板位置为设计变量，以主轴端部的径向跳动、端面跳动和主轴箱质量最小为优化目标进行优化。与原方案相比，主轴端部径向跳动、端面跳动和主轴箱体质量分别下降2.07%、2.24%和7.04%。对优化后的主轴箱体进行动态特性分析，结果表明其动态性能仍能满足要求。研究结论在ADGM数控车床的开发中得到采用。