螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定联接之一,直接影响着机床整机静、动态性能。螺栓结合部由螺栓头结合面、螺纹结合面、法兰结合面及螺栓本身所组成,这些组成部分的作用相互耦合,导致螺栓结合部特性非线性强,而且研究难度大,成为机床乃至机械结构系统中结合部研究的热点之一。因此研究螺栓结合部特性的变化规律,不仅可以为螺栓结合部的设计提供科学依据,而且对提升高档数控机床的设计、制造、装配工艺水平及整机性能具有重要意义。尽管国内外学者从不同角度研究螺栓结合部,但是目前仍然未完全解决整机特性解析中所关注的问题,例如螺栓结合部中螺栓规格、预紧力、法兰厚度在实际设计中应遵循什么样的原则,才能满足设计需求,目前还缺乏理论支持。另一方面,目前采用商用有限元软件分析螺栓结合部遇到两个主要问题,其一是商用软件系统缺乏有效的结合部特性数据库的支持,其二是螺栓结合部的复杂性导致有限元网格难以划分,要么计算难度大,要么过于简化模型而导致计算精度过低。针对目前螺栓结合部研究中所存在的问题,本文主要研究内容如下：(1)从影响结合面的主要因素入手,研究了结合面基础特性参数的实验获取方法。基于搭建的结合面静态特性实验装置,获取了与螺栓结合部材料相关的结合面配对条件下的法向、切向静态特性参数;提出了通过BP神经网络对结合面进行数据挖掘,弥补了因加载不均匀而漏掉的数据段及发现非正常数据点,扩充了高面压数据。建立了结合面动态参数实验识别模型,基于搭建的结合面动态特性实验装置,获取了结合面动态基础特性参数。(2)研究了单元螺栓结合部的法兰厚度、预紧力、螺栓规格对螺栓结合面变形的影响规律。将结合面基础特性参数以二开发的形式赋予结合而,建立了单元螺栓结合部的有限元分析模型,分析获得了不同螺栓规格下预紧力与法兰厚度合理匹配关系,建立了螺栓头结合面与螺纹结合面等效变形模型,实验验证了该模型的可靠性。(3)建立了基于结合面基础特性参数的多螺栓结合部刚度解析模型,考虑了螺栓头结合面、螺纹结合面、法兰结合面及螺栓的耦合作用,通过解析可以求得螺栓结合部的刚度及单元螺栓结合部的刚度。建立了单元螺栓结合部的四节点和六节点等效弹簧模型,实验验证该等效模型的有效性,为机床整机有限元建模分析中螺栓结合部的有效处理提供了方法。(4)建立了考虑刚度和阻尼特性的螺栓结合部的各向异性的虚拟材料等效处理模型,给出了虚拟材料参数的确定方法,通过搭建的含有多螺栓结合部的梁结构模型,实验验证了该模型的可行性。