随着机床日益向高速度、高精密和自动化方向发展,机床的动态特性对其加工质量和效率的影响越来越显著。采用传统的类比、静态和经验法设计已难以满足机床动态性能的要求,必须采用动态设计法。而现有的动态特性分析在对机床结合部参数识别多依赖试验测得,虽然试验识别精度高但成本高且对复杂系统实施困难；针对精密磨床而言,不仅各部件结合面对整机的动态性能有重要影响,而且磨头系统的滚珠丝杠进给系统结合面轴向刚度也会直接影响砂轮进给精度,但现有文献对其研究尚不充分。本文在汲取前人研究成果上,结合某企业项目“MKQ8312凸轮轴磨床磨头系统动态性能分析及优化改进”,进行了系统专门的研究。本文首先应用有限元法对磨头系统支撑零部件进行了动力学建模分析和结构改进。研究结果表明,在不改变部件外形尺寸的前提下可通过优化其内部结构(主要是筋板结构和参数)的方法来提高部件的动态特性。其次本文专门研究了各部件结合面动态参数的理论计算方法。应用面积分法计算了床身与垫板,垫板与底座,以及底座与磨头箱之间结合面的刚度和阻尼；根据赫兹接触理论建立了磨头滚珠丝杠副进给系统轴向刚度的计算模型,并利用Matlab编制了相应的源程序,为后续研究整机动态特性提供了依据。然后本文在分析部件特性及计算结合面参数特性基础上进行了整机动态特性研究。建立了磨头系统刚性连接的整机CAE模型、考虑各种常规结合面的整机CAE模型和考虑各种常规结合面及滚珠丝杠副进给系统轴向刚度的整机CAE模型。通过三种模型动力学仿真结果对比发现,相对于前两种模型,后一种模型更符合实际。最后本文采用力锤激振法对磨头系统的静动态特性进行了试验研究。通过实测信号的频谱分析得出了磨床的前几阶固有频率,并与仿真结果进行了对比。结果表明,理论计算值与实测值吻合较好,从而验证了所建立的动力学模型的正确性。在对比仿真和试验的基础上,确定了磨头系统振动模态的薄弱环节,磨床禁止加工频率以及提高磨头系统动态特性的改进措施,指出可适当提高进给系统轴向刚度来优化砂轮进给方向的抗振能力,以及改进与整机振动特性相似的组件(如床身)结构来优化整机动力学特性。本文建立的考虑进给系统结合面的MKQ8312磨床磨头系统动力学模型与实际情况相符,其相应仿真和试验方法为装备制造业开展机床动态特性优化研究提供了思路,对设计和开发高性能精密磨床具有一定的借鉴意义。