现代机床的高速加工技术作为目前发展最快、应用领域最广、最具经济效益的先进制造技术，对机床工具的切削性能、工具系统的联接性能提出了更高的要求。机床工具系统中，夹紧机构作为主轴/工具联接系统中的重要组成部分，其性能的优劣决定了工具与主轴联接的可靠性，同时影响着工具系统有效刚度。因此研究影响夹紧机构性能的主要因素及变化规律，设计合适的夹紧机构，对机床高速加工应用技术的发展具有重要的理论意义与实际应用价值。　　本文在系统分析了模块化夹紧机构的设计特点与组成之后，通过理论建模与数值仿真技术，对影响夹紧机构性能的主要因素及其变化规律做了深入的研究，并讨论了其对于机床工具系统性能的影响。本文的主要研究成果与结论如下:　　(1)分析、比较了两种常用夹紧机构的结构及其性能特性，详细分析了模块化夹紧机构中各组成装置的功能特点，研究了夹紧机构不同的控制及夹紧力放大方式，研究了整个模块化装置的夹紧/松刀方式及夹紧力的传递过程，提出了夹紧机构夹紧力的检测方法，指出了夹紧机构使用中易出现的故障形式、原因及解决办法。　　(2)基于接触分析方法理论，分析了夹紧机构中存在的接触问题，并结合接触模型中涉及的各部分之间的相互作用、边界条件等非线性因素，建立了整个夹紧机构的接触模型。　　(3)针对夹紧机构中夹紧力的传递及应力、应变等，对夹紧机构做了全面的非线性有限元分析，论证了悬挂式斜楔夹紧机构优异的夹紧力放大效果，对比分析了夹紧机构中夹紧性能的影响条件，指出摩擦条件是夹紧机构夹紧性能的最主要影响因素，并确定最大接触应力发生在夹紧机构拉爪上，优化了夹紧机构斜楔面的夹角选取范围，揭示了夹紧机构在高速加工下夹紧力呈二次方增加的变化规律。　　(4)建立了不同夹紧状态的工具系统模型，计算分析了夹紧机构对工具系统定位精度的影响，指出在夹紧机构满足了工具系统的最低夹紧力要求下，保证了工具刀柄的端面与锥面同时定位夹紧，使之获得较高的定位精度。但分析表明，工具系统的定位精度主要由接触端面保证，一味的增大刀柄与主轴锥面之间的过盈量，或增大夹紧机构夹紧力并不能有效提高其定位精度。　　(5)研究了夹紧机构对工具系统联接刚度的影响，结果表明，HSK新型工具系统相比较于其它工具系统，其优秀的联接刚度特性是由增加的端面接触决定的，同时性能优异的夹紧机构提高了名义极限载荷，使工具系统能够应用于更多重载场合。因此必须选择合适结构的夹紧机构，确保夹紧机构对工具系统端面的可靠夹紧。　　本论文的研究成果丰富了数控机床工具系统的夹紧机构在工程实际应用中的评论方法，对未来新型工具系统开发、夹紧机构的应用基础研究具有重要的指导价值。