在机械加工中,丝杠、螺杆、发动机曲轴、凸轮轴等细长轴的加工是难点,是体现整体加工制造水平的标尺。自定心中心架作为重要辅助支撑装置,对于提高零件加工刚度具有积极意义。自定心中心架在细长轴的精加工中扮演着越来越重要的角色,成为智能制造系统中的关键部件。本课题针对螺纹磨床和外圆磨床在加工细长精密丝杠和螺杆的过程中,用到的自定心中心架设计理论进行系统研究。提出了一种伺服直驱型自定心中心架设计方案,给出了参数化的自定心中心架的机构模型,采用解析法对自定心中心架中各构件的基本尺寸和关键零件进行了初始设计。设计了尖顶夹臂和滚子夹臂所对应的两种平动凸轮廓形,设计了平动凸轮轮廓曲线的解析法计算程序。通过机构的不同参数组合,对自定心中心架的定心精度进行了验证,并对直动臂的结构、平动凸轮的加工方法、驱动形式和行星滚柱丝杠副进行了设计。在MATLAB中仿真了自定心中心架夹持不同半径工件时的不同状态,仿真结果与计算数值的对比结果相吻合。根据自定心中心架所夹持的圆柱形工件半径的不同,构建出几种不同的工作状态。通过对不同工作状态下的自定心中心架的各组件进行受力分析,从静力学角度对参数化机构模型进行了优化,利用ANSYS对自定心中心架的三维模型进行了有限元仿真分析,得到了自定心中心架夹持力的动态变化规律。建立了自定心中心架的运动学、动力学模型,运用ADAMS软件对自定心中心架进行虚拟样机仿真,仿真结果与理论计算结果进行对比,从不同角度验证模型的合理性。