汽车发动机和各种交通运输工具所需要的内燃机要求质量可靠、使用年限长、环保污染小、能耗低,这些要求都需要其核心部件凸轮轴首先达到高精度和高质量。随着凸轮轴表面质量要求的不断提高,凸轮轴磨床是确保凸轮轴最终成型为产品的主要加工机床,凸轮轴磨床性能的提高已成为亟待解决的问题。并且我国制造业经历了多年的高速发展期,在役磨床装备长期承担繁重的加工任务,在役磨床装备精度及性能退化现象严重。因此对于磨床如何再制造,提升磨床综合性能,抑制电主轴弯曲变形,提高磨削稳定性,提高电主轴临界转速和最大化经济效益已成为研究的热点。本文基于MKS8318凸轮轴磨床的砂轮主轴系统,通过在电主轴转子和机械轴承之间引入电磁轴承辅助支撑技术,实现抑制主轴挠曲变形、改良砂轮主轴系统的静动态特性。利用理论推导、有限元模拟和试验测试结合的方式,进行了主轴系统挠度变形分析和静动态特性分析。本文主要完成了以下工作:(1)构建施加电磁轴承的凸轮轴磨床主轴系统的新结构,在特别考虑离心惯性力情况下,建立新结构的凸轮轴磨床电主轴力学模型,推导出补偿电磁力与主轴挠曲线方程;在一定转速、磨削力的条件下,计算了新结构主轴轴线的最大挠度和磨头处的铅垂位移,获得不同转速下最佳电磁力补偿的整轴弯曲变形。(2)利用Soildworks软件建立了安装有电磁轴承的新结构磨床砂轮主轴的三维建模,对接ANSYS Workbench有限元软件,使用静力学结构模块对主轴进行附加主轴转速的弯曲变形分析。对比现役磨床与新结构磨床之间的弯曲变形差值,计算了应用电磁轴承技术的凸轮轴磨床主轴弯曲变形的抑制率。(3)基于ANSYS Workbench模态分析模块研究新结构磨床主轴和砂轮主轴系统的重要低阶固有频率与其对应的振型,计算出每一阶频率对应的系统临界转速;采用ANSYS Workbench谐响应分析模块获得主轴系统位移频率响应曲线,求解新结构主轴系统的共振区间。对比现役磨床的各阶固有频率,证实了新结构设计的合理性和成功性。(4)建立了新结构主轴系统模态测试试验系统。在现有试验条件下,设计一套可以等效替代电磁轴承的机械液压装置,采用力锤激励法进行新结构主轴系统的模态测试试验,获得的结果与有限元仿真结果对比,在允许的误差范围内,证实了加装电磁轴承的电主轴改进后的固有频率和临界转速都有提高。