随着高速加工技术的发展,电主轴正向着高转速、高刚度、大承载、高可靠性和长寿命等方向发展。近年来,水润滑轴承电主轴技术倍受国内外关注,相比于传统的滚动轴承电主轴、油润滑轴承电主轴以及空气轴承电主轴等,水润滑轴承电主轴技术具有高回转精度、低摩擦、低功耗、高阻尼、大承载以及长寿命等优良的综合性能。水润滑电主轴设计,首先要开展主轴转子-轴承系统动力学特性分析,特别是电主轴在实际加工过程中,受切削力的影响,主轴不仅作沿坐标轴x,y,z方向的平动,还作绕x轴、y轴的转动,因此有必要探讨倾斜效应对水润滑轴承及电主轴动态特性的影响。1)考虑倾斜效应的水润滑轴承静动特性建模分析。基于流体润滑理论,考虑水的紊流效应以及主轴的倾斜效应,建立了水润滑径向轴承和水润滑止推轴承流体润滑数学模型,推导了水润滑径向轴承和止推轴承的平动、倾斜以及平动-倾斜耦合动态特性系数的计算方法；通过与实验数据进行比较,表明所建立的模型和算法可用于分析水润滑轴承的静动特性。分析结果表明：倾斜效应对轴承的平动、倾斜以及平动-倾斜耦合动态特性系数的变化影响显著。2)含大止推轴承的水润滑电主轴刚性转子动力学特性分析。基于牛顿第二定律和动量矩定理,建立了五自由度刚性转子动力学模型；考虑了水润滑径向轴承和水润滑止推轴承的平动、倾斜以及平动-倾斜耦合动态特性系数,分析计算了主轴的动力学特性；并将计算结果与不考虑止推轴承倾斜效应的动力学模型计算结果进行比较。研究结果表明：不考虑止推轴承倾斜影响得到的主轴轴端径向稳态响应位移、径向不平衡响应幅值均大于考虑止推轴承倾斜影响得到的主轴轴端径向位移、径向不平衡响应幅值。止推轴承倾斜效应对带大止推盘水润滑电主轴的转子-轴承动力学影响不可忽略。3)高速水润滑电主轴挠性转子动力学特性分析。建立了高速水润滑电主轴挠性转子动力学模型,考虑径向轴承的倾斜效应,推导了含轴承倾斜效应的单元传递矩阵,完成电主轴的临界转速、不平衡响应分析。分析比较了采用传统的不考虑倾斜效应的8系数传递矩阵模型与本文建立的考虑轴承倾斜效应的32系数传递矩阵模型计算得到的主轴动态特性,结果表明：两种模型对电主轴的一阶临界转速的影响可以忽略,传统模型得到主轴不平衡响应峰值大于考虑轴承倾斜效应模型的不平衡响应峰值。通过将理论计算结果与实验数据进行比较,验证了本文所推导的32系数模型的正确性。将考虑轴承倾斜效应的32系数轴承模型应用于主轴动力学计算,能更准确地模拟电主轴的转子-轴承动力学性能。