正倒立式数控车床是一种加工制动盘零件的双坐标两轴联动专用数控车床,机床将正立车与倒立车有效结合,虽然能提高车削加工效率,但也很容易在内部断续切削和外部环境激励下会产生过大的变形和振动,影响工件精度,因此对机床静、动态特性分析很有必要。本文首先对机床进行总体设计,后基于有限元法对机床切削部位和整机结构分别进行了静态特性研究与分析,验证了在切削力作用下车削位置和整机的变形、应力情况;后对整机做动态特性分析以找出机床产生共振的原因,并提出改进方案;在此基础上对主轴箱和床身这两大关键部件做进一步静动态特性验证,最后对主轴箱进行多目标优化和拓扑优化设计,达到提升静动力学性能和结构轻量化的目的。本文研究的主要内容如下:（1）对机床进行总体结构方案设计,根据实际加工需求,确定加工工艺流程,计算生产节拍、产能,并对切削力和夹具进行设计计算;对关键部件进行结构设计,主要包括倒立车传动系统、丝杠选型、正立车传动系统和刀架结构,并在Solidworks中完成结构三维建模。（2）对机床切削部位及整机进行静力学分析,验证机床局部切削位置和整机具有一定的抵抗外载荷破坏和变形的能力,静力学分析为薄弱环节的识别提供参考。（3）对机床整机进行动力学分析,求解得到模态分析和谐响应分析结果,找出机床因断续切削产生共振的原因,提出改进方案并验证结果,最后确定改进型方案。（4）对主轴箱与床身进行静力学和动力学验证,经过分析确定主轴箱的设计过于保守,对主轴箱进行多目标优化和拓扑优化设计,验证优化前后主轴箱的最大等效应力减小2.68MPa,固有频率提高了 7%-22%,质量减少了 24kg,实现了轻量化及提高静动力学性能的目的。