电主轴的研发与应用始于上个世纪,随着制造业的发展,电主轴的研发制造技术也在稳步提升。目前,高速电主轴、高精度电主轴、大功率电主轴、低速大扭矩电主轴已成为非常热门的研究方向。电主轴系统将主轴电机与转轴结合,实现了“零传动”,具有功率密度高,加工精度高等优点。电主轴较高的加工精度主要归功于良好的静态特性、动态特性和热稳定性。以磁阻调制式电主轴为研究对象,对其主要结构参数的选择、各种部件的优劣进行分析,并对电机结构进行了优化,提升了电机性能。基于分析结果对其建立了有限元仿真模型,利用弹簧代替轴承进行了静刚度仿真,得到主轴静刚度。对电主轴主要结构参数跨距、悬伸量和轴承预紧力对电主轴静刚度的影响规律进行了仿真分析。分析结果:电主轴静刚度随着悬伸量的增加而减小;电主轴静刚度随着预紧力的增大而增大;电主轴静刚度随着跨距的增大先上升后下降,存在最优区间。建立了电主轴的运动微分方程。对主轴系统进行了模态仿真和谐响应仿真,得到主轴系统的前六阶固有频率和振型。然后通过仿真,研究了主要结构参数对固有频率的影响规律。分析结果表明:电主轴固有频率随主轴跨距的增大而减小;随主轴轴承预紧力的增大而增大;随着主轴悬伸量的增加先增大后减小。电主轴的谐响应仿真得到电主轴在周期性外力作用下的响应情况。结果表明在电主轴一阶固有频率附近振动最大,且电主轴中部振幅要大于前端和后端,是危险面所在。对电主轴系统进行了静刚度实验,得到了电主轴静刚度。电主轴的模态实验得到了电主轴系统的前两阶固有频率。将实验结果与仿真结果进行对比分析得出结论,电主轴静刚度满足使用要求,电主轴的临界转速远大于最高转速,可以避开共振区。进行了空载振动实验,实验结果显示在一阶固有频率附近,电主轴振动幅度最大。