装备制造业为国民经济和国防建设提供生产技术设备，是影响经济发展的重要因素。高速数控机床是装备制造业的战略性产业，是高速制造技术的主要工具，实现高速加工必须保证其工作性能，高速主轴性能是高速数控机床工作性能的核心体现，而现在高速数控机床采用的高速主轴单元电机内装式结构致使发热严重，相对于弹性变形来说，热变形影响机床加工精度显得更为重要。本文以国家科技重大专项“高速卧式加工中心”的电主轴为研究对象，利用数值模拟方法，建立了基于有限元方法的电主轴组件温度场模型，查看在该温度场下的变形，同时采用BP神经网络建立了电主轴温度场的预测模型。主要工作如下：1.对于电主轴热特性机理问题，阐述了热传导、热对流及热辐射等热量传递的基本方式及高速卧式加工中心电主轴的主要结构，在此基础上分析了电主轴传热机制、影响温升的因素及热变形机理。2.对于高速电主轴热特性计算问题，根据赫兹理论推导了球轴承滚动体与滚道的接触半径与接触负荷；根据滚道接触理论推导了在力与力矩作用下内外圈的接触角与角速度；利用摩擦理论推导了球轴承发热量的计算公式及B.M捷米道维奇教授实验得出圆柱滚子轴承发热量的计算公式；根据电动机输入功率与输出功率的关系推导了因功耗转化而得的电机发热量计算公式。基于电主轴的传热机制，利用怒谢尔特准则推导了组件的对流换热系数计算公式；利用灰体间的辐射换热原理推导了电机定子与转子间的辐射换热系数计算公式。3.对于电主轴热结构的分析问题，运用有限元分析软件ANSYS对电主轴单元进行了简化建模，在约束边界条件下运用热-结构顺序耦合的方法分析了电主轴的温度场及热变形，并对影响热变形的各因素进行了分析对比，提出了改善电主轴热变形的措施及热补偿方法。4.对于电主轴温度预测问题，在电主轴装配温升实验数据的基础上，以BP神经网络为工具，建立了电主轴温度场预测模型，由累积误差绝对值表明，所建立的预测网络误差度低，精确度、可信度高，可用于实测电主轴运行时内部组件的温度分布情况。