新一代高速主轴的工况特点是低速大转矩和高速大功率。对于低速段，预紧力偏小，系统抵抗受迫振动与自激振动能力较弱，往往表现出工件已加工表面残留的振纹较大；对于高速段，预紧力又偏大，轴承温升偏高，制约了主轴高速化，缩短了轴承的使用寿命，降低主轴回转精度。因此本文在国家自然科学基金项目“最佳预紧力电主轴振动控制技术研究”(50475073)的资助下，围绕高速机床主轴的最佳预紧力问题进行了较为系统的理论分析与试验研究。 采用有限元法，完成了高速主轴系统温度场分析，给出了预紧力和轴承温升的对应关系，以推荐的轴承温升为控制目标，确定高速段轴承预紧力；以轴承的疲劳寿命为设计目标，获得低速段轴承预紧力。 通过整体传递矩阵法和滚动轴承分析理论开发的高速主轴动态特性分析软件，以预紧力可控试验台为例，完成高速主轴动态特性分析，并对预紧力、轴端不平衡量对主轴动态特性的影响进行了分析。 以某款高速主轴为研究对象，以理论分析所得的轴承不同转速下的最佳预紧力为依据，并以低速大转矩段满足高刚性，高速大功率段控制温升为准则，通过预紧力可控试验台的试验研究，测定了试验温升和主轴轴端刚度，确定了实际主轴不同转速下的最佳预紧力。结果表明低速段采用高的预紧力可以使主轴刚度较大幅度提高，最高提升14.3％，而高速段减低预紧力可以使主轴系统温升降低8.0％。预紧力可控可以满足低速段高刚度，高速段低温升的研究目的，并且理论实际相结合，为将来高速主轴的设计研究打下了基础。