近年来，随着各国石油业和航海业的快速发展，石油管道、船板等特殊板材对国民经济发展起着至关重要的作用，同时市场上对石油管道、船板等特殊钢板需求量越来越大，质量要求也越来越高，即意味市场对大型平板磨床精度和性能提出更高的要求。因此，对大型平板导轨磨床的结构性能和优化问题的研究就显得非常重要。本文以大型平板导轨磨床为研究对象，首先利用三维CAD软件SolidWorks及有限元分析软件ANSYS对大型平板导轨磨床整机和主要结构如龙门梁、砂轮支撑轴等建立三维有限元分析模型，同时对主要部件如龙门梁、砂轮支撑轴等进行有限元静态及模态分析，从而得到其静态位移变形量及应力、应变的变化规律，并确定了龙门梁、砂轮支撑轴的10阶固有频率和相应振型，通过以上静态分析和模态分析为大型平板导轨磨床主要结构的优化及改进奠定了基础。其次，对磨床的主要部件龙门梁结构进行优化设计，提出了相应的改进方案，并将优化前与优化后方案的结果进行对比分析，得出其主要部件的刚度及固有频率均有所提高，使其产生频率远离共振区，验证其合理性和可靠性，对提高磨床的加工精度和性能具有一定的指导意义，为日后同类机床的设计研究提供了理论依据。