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作为一种重要的精加工工艺手段,高速磨削具有加工质量好和加工效率高等优点而备受关注。磨床不断向高速、高自动化和高精度方向发展,对磨床的静态特性、动态性能提出了越来越高的要求。床身和砂轮主轴作为磨床整机最关键的两个部位,其动态特性的好坏对整个磨床的动态性能具有重要影响。本文以MKS1320高速数控外圆磨床的床身和砂轮主轴为研究对象,以提高床身、主轴静动态特性和磨床整机加工性能为目的,采用有限元软件ANSYS仿真分析和实验验证相结合的方法,对外圆磨床床身和主轴进行静动力学分析和结构参数优化设计。本文主要完成如下工作:1)根据MKS1320数控外圆磨床的实际结构尺寸建立床身和主轴的三维实体模型,对其做适当的简化,并确定约束条件和所受外载荷,在ANSYS Workbench中生成精确的有限元模型;2)运用ANSYS Workbench对床身进行静动态特性分析,得到床身的位移变形云图、等效应力云图、床身的低阶固有频率及其对应的模态振型,并进而获得床身的临界转速,并由谐响应分析得到床身系统的位移频率曲线;3)构建LMS振动测试系统对床身进行实验模态分析,测点的响应情况由LMS多通道数据采集系统获得,使用模态分析软件LMS Test.Lab14A进行模态参数识别,并将实验模态结果和有限元分析结果进行对比,验证床身限元建模和分析的合理性。4)以床身的动态特性研究结果为依据,运用Workbench中的优化模块Design Explorer对床身进行结构参数优化设计,在实现轻量化的基础上,使床身的静动态性能都得到一定程度提高;5)研究轴承刚度的等效方式,通过对砂轮主轴进行静力学分析得到主轴在外载荷作用下的变形程度,计算得到其刚度值,并探究轴承刚度以及轴承跨距变化对主轴刚度的影响,通过动力学分析得到主轴前六阶固有频率和振型,并计算得到各阶临界转速,对其进行谐响应分析,探究主轴的共振区间,并验证主轴设计的合理性;6)基于主轴参数化模型,以主轴的前端悬伸量、前锥面尺寸、轴承跨距和主轴中段外径作为四个设计变量,对主轴进行尺寸参数优化,主轴的静刚度和低阶固有频率经过优化后都有明显的提高,使主轴静动态性能得到改善;