随着科技的迅猛发展和经济竞争的不断加剧,产品推新废旧的速度越来越快。机床产品的创新能力、开发时间、质量、成本和售前售后服务成为了考量企业的重要指标。概念设计和可视化设计就是在这种社会背景下被提出来的,并且有限元分析方法是现代工程实际分析与设计中一种快速、有效的辅助工具。基于有限元法的机床结构静动态分析准确高效,在此基础上进行的优化设计能够缩短产品研发周期,降低成本,提高产品的质量和可靠性。本课题主要研究的内容为对高速立式加工中心的振动特性和传动系统选择问题,对其整机的简化模型做了运动学仿真和动力学分析,对主传动系统设计并验算传动精度等。主要内容如下：(1)通过类比设计方法,对数控机床进给系统进行结构选择和设计,并验算传动精度等主要参数,根据设计要求,使得设计的传动系统达到设计要求,立柱、横梁的结构也通过类比法进行设计,进行结构优化。(2)应用三维建模软件和运动仿真软件对该机床进行建模和仿真,观察运动轨迹,与实际设计要求相对比,确定结构设计的合理性。(3)对机床简化模型进行静态分析、模态分析和谐响应分析,进而观察机床变形情况,应变应力分布情况,分析机床固有频率和振型以及机床主轴随激振频率变化的振动响应结果,得到机床结构的强度、刚度以及各种动态参数信息,与设计预期的实际工况相比较,分析机床床身结构的不足之处,并加以改善。(4)通过MATLAB编程,建立了电主轴进行有限元模型,计算主轴固有频率,并分析在刀具所受不同激励情况下,主轴的振动情况。将整机振动情况和主轴的振动情况相对比,确定机床主体结构的合理性。通过以上分析分析结果可以发现,所设计的机床主体机构基本合理,但需要改善立柱、横梁等的结构设计,提高只够强度和刚度,优化振动情况。