锭轴系统是卷绕机上的核心部件,由于结构和接触耦合以及柔性支承特点,使其具有复杂的动力学行为,致使这一困境长期制约我国高速卷绕机自主研发。为满足涤纶FDY和锦纶长丝等高性能纤维的生产,研发卷绕线速度4600m/min以上、夹套长度1800mm的卷绕锭轴,以填补国产高速长锭轴卷绕机研发空白。本文综合运用转子动力学理论和有限元建模方法,建立高速长锭轴系统动力学模型;基于灵敏度分析和响应面法,对锭轴结构参数进行优选设计,以满足高速长锭轴系统动力学性能要求。对此,本文提出了一种先单个构件分析优化,再综合系统分析的卷绕锭轴设计方法。全文主要研究工作与成果如下:（1）剖析现有高速卷绕锭轴结构,确定了高速长锭轴的主体结构;分析锭轴系统的工作流程及特点,掌握其主要工艺参数及工作特性;分析锭轴系统的性能要求,确定结构参数优选的对象和目标。（2）分析锭轴系统主要构件之间的结构、接触参数耦合关系。基于转子动力学理论和有限元方法,建立了高速长锭轴系统的动力学模型,为动态特性分析及结构参数优选奠定基础。（3）求取高速长锭轴系统的关键参数,包含锭轴系统的结构参数、支承系统动力学参数。采用顺序目标设计方法:首先,通过主轴过盈连接设计,确定结合面结构参数;然后,基于响应面法以夹套挠度变形最小为主,对关键结构参数进行优选;最后,在满足零部件结构参数耦合关系下,以支承臂刚度最大确定其结构参数。（4）对高速长锭轴系统进行模态分析,掌握经过优选设计后的高速长锭轴系统在最高工作转速状态下的固有频率及振型;并找出决定最高工作转速时对应该瞬时等效结构的系统模态,为进一步调整相关参数来提高锭轴系统的动态特性指明方向。（5）基于建立的锭轴系统动力学模型和优选得到的结构尺寸,得到考虑结构耦合和橡胶圈支撑频变参数特性的动力学方程,利用Newmark法对该方程进行求解,仿真分析了锭轴系统在快速启动过程中的瞬态响应。结果表明:经过结构参数优选后的高速长锭轴系统的不平衡响应符合要求,说明本文的分析和设计方法的正确性和有效性。本文研究工作揭示了高速长锭轴系统在启动阶段的动态特性及影响其稳定运转的关键因素,研究结果可为我国自主研发高速卷绕锭轴提供一定的理论指导。