近年来机床主轴继续向高刚性、高速度与长寿命方向发展，使滚动轴承组合呈现出多样性，这就迫切需要完善现有的机床主轴动态设计理论、方法，开发通用化动态设计软件。本文以滚动轴承支承的机床主轴为研究对象，借助于MATLAB工具开发相应的分析软件，完成机床主轴系统的动态特性分析。论文开展的主要工作如下。　　 1)根据Hertz接触理论和Jones-Harris方法，建立滚子轴承和球轴承两类滚动轴承的动力学模型，解决了Newton-Raphson方法求解非线性方程组时不易收敛的难题。开发了滚动轴承动力学分析通用软件；完成了角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承的动力学特性分析。　　 2)基于传递矩阵法和滚动轴承分析理论，建立了任意组配滚动轴承支承的机床主轴动力学模型，开发了机床主轴动态特性分析通用软件。①完成了5SD18-4B型外圆磨削电主轴的临界转速和主振型的计算，分析了悬伸长度对系统临界转速的影响，确定了砂轮的最大悬伸长度；②完成了立式加工用高速电主轴的动态特性分析和优选设计，优选后主轴前2阶临界转速分别提高了32.32％和14.53％，带刀柄时主轴动刚度提高了5.84％，无刀柄时动刚度提高了7.32％，动态特性改善效果明显。　　 3)综合运用整体传递矩阵法与滚动轴承分析理论，建立了深孔内圆磨床主轴-壳体双转子耦合动力学模型。在主轴动态特性分析软件的基础上，进一步开发出深孔内圆磨床主轴动态特性分析软件。完成了MK2860/1-91型深孔内圆磨床主轴的结构参数分析，分析结果表明：壳体悬臂采用非圆截面加强后，系统前2阶临界转速提高了21.63％和10％，静刚度提高了54.68％；选用7008型轴承后，系统前2阶临界转速提高了3.25％和7.63％，静刚度提高了13.3％；主轴采用双跨转子结构后对主轴动态刚度的影响可以忽略。完成了主轴系统的优选设计，优选后系统前2阶临界转速分别提高了21.41％、18.39％，轴端静刚度提高了82.97％，主轴动态刚度得到明显改善。　　 4)应用传递矩阵法、滚动轴承和液体静压轴承分析理论，完成了滚齿机滚刀主轴的动力学建模。在机床土轴动态特性分析软件的基础上，进一步开发出滚齿机滚刀轴动态设计软件。完成了YN31320CNC型数控滚齿机滚刀轴的一阶临界转速、主振型和主轴切削点位置的静、动刚度的计算，分析了主轴结构参数对动态特性的影响。分析表明：主轴转速从0增大到1000rpm时，主轴的刚度仅下降了0.5％，静刚度值即可表示主轴动刚度；悬臂长度是主轴动态特性的敏感因素，减小悬臂长度，有利于提高主轴的动态特性。　　 本文开发的机床主轴动态设计通用软件理论方法可靠，应用范围广，通用性强，操作方便，运算速度快，且功能易于扩展，为机床主轴产品的快速设计与性能评价提供了重要的手段。