高速主轴-轴承系统是高档数控机床的核心部件，该系统具有高速度、高精度等优点，是一个复杂的动态系统。尽管已经有了相当多的的理论与方法研究，高速主轴-轴承系统的设计、加工、装配、调试等环节中仍存在着一些问题，严重影响了我国高档数控机床领域的发展。本文分别建立角接触球轴承动力学模型、主轴动力学模型以及主轴-轴承系统动力学模型，分析系统的关键参数。建立角接触球轴承优化模型，对轴承关键参数进行优化研究，以提高系统的综合性能。研究内容包括:　　(1)基于Hertz接触理论，考虑离心力和陀螺力矩影响，通过分析不同预紧方式下轴承的受力情况与变形情况，建立角接触球轴承的动力学模型。通过牛顿迭代算法，分析轴承的接触角、最大接触应力、刚度等动力学参数，并分析了预紧方式、主轴转速等因素对各参数的影响。应用自制的实验平台进行试验，对所建立的模型进行验证。　　(2)分别基于Timoshenko梁理论与Euler-Bernoulli梁理论，应用有限元法建立主轴动力学模型，并探究两种梁理论对主轴建模研究的影响。通过牛顿迭代算法，分析主轴固有频率及模态等参数，并分析预紧力、主轴转速等因素对主轴固有频率及模态的影响。通过模态测试实验对所建模型的正确性进行验证。　　(3)通过耦合轴承动力学模型与主轴动力学模型，建立主轴-轴承系统动力学模型。分别应用迭代法、瑞利-李兹法得到系统的动力学参数，并分析了转速、预紧力、跨距等因素对系统动力学参数的影响。通过动态振动实验对模型的正确性进行验证。　　(4)以提升角接触球轴承的寿命为优化目标，以轴承的7个关键结构参数为设计变量，考虑了变量之间的关联关系，构建了角接触球轴承优化模型。应用带压缩因子的粒子群算法优化角接触球轴承的关键结构参数。通过分析优化后轴承的性能参数，对所用理论与方法进行验证。开发优化界面，以提高优化设计的效率。