主轴轴承温升引起的热误差严重制约着机械主轴向高速、高精方向发展。因此,控制主轴轴承温度至关重要。油气润滑能够有效降低高速主轴轴承的温升。本文以油气润滑机械主轴为研究对象,建立了油气润滑机械主轴温度特性试验台,开展了油气润滑机械主轴温度特性的理论和试验研究。首先,结合机械主轴几何结构,分析了机械主轴中的传热关系;基于传热学原理,推导并求解了机械主轴壳体的导热微分方程;基于经验公式,建立了由于油气润滑形成的强制热对流散热数学模型。分析结果表明:当其它条件相同时,主轴壳体内部温升及温度分布受壳体几何结构影响;油气润滑中压缩空气流量越大,轴承散热效果越好。其次,建立了油气润滑机械主轴温度特性试验台。设计了油气润滑方案、油气参数和主轴温度测量方案,对方案中相应仪器设备进行了选型与安装。设计了一套模拟切削力的加载装置,阐述了其工作原理,设计了其机械结构,并完成了制造与安装调试。再次,提出了基于田口思想望小特性的机械主轴温度特性评价方法,拟定了油气润滑对机械主轴温度特性影响的试验方案和步骤,开展了相应的试验研究。试验结果表明:供油量对机械主轴温度特性影响最为显著,供气压力的影响其次,两者交互因素的影响较小。在本文试验条件下,最佳供油量为0.1ml/h,供油量增加或减小都会引起温升水平的增加;供气压力越大,主轴温升水平越低。最后,建立了模拟油气润滑机械主轴温度特性的BP神经网络模型,使用该模型预测了油气润滑机械主轴的温升。研究结果表明:BP神经网络模型预测结果与试验结果的误差在0.1℃以内。该模型能够较好地反映油气润滑参数与机械主轴温度特性之间的非线性关系,满足工程应用需要。