电主轴作为高档机床的核心功能部件,其结构与性能的好坏直接决定了整机工作性能。故而,研究和分析电主轴单元结构、动静态特性和结构优化等关键问题,对于提高电主轴的性能具有重要意义。论文介绍了电主轴的工作原理、基本结构、关键技术问题;根据设计要求,确定了电主轴的关键结构参数,借助CAXA软件完成了电主轴详细结构设计,运用Solid Edge建模软件中完成了零件的几何建模和装配体建模;运用ANSYS有限元软件,对主轴系统进行了静、动态特性分析研究和结构优化。(1)依据电主轴的基本结构和设计要求,从结构形式、电机选型、主轴结构参数、轴承选型、润滑和冷却方式等关键问题进行方案设计和参数确定,获得了电主轴整体结构。(2)介绍Solid Edge中几何建模的方法,完成了电主轴全部零件的三维建模和整体装配建模,直观展示了电主轴的结构。(3)运用有限元方法,对主轴系统模型进行简化,在ANSYS软件中完成了主轴—轴承系统的静动态特性分析,分析了主轴的静刚度、固有频率和振型,验证了设计的可行性。(4)在主轴—轴承系统静动态特性分析的基础上,以减少主轴体积,提高主轴静动态性能为目标,运用ANSYS多目标优化功能,对主轴轴承间距、轴承与电机转子间距、悬伸量进行了优化,获得了优化结果,并进一步比较了主轴优化前后的静动态性能。