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以机床主轴为优化设计对象，将优化设计思想与Matlab相结合，利用外惩罚函数法对机床主轴进行建模优化，求解出参数并用分支定界法确定主轴参数。然后运用ANSYS对其进行模态分析，分析了主轴的前6阶固有频率、振型和临界转速，验证了机床主轴结构优化设计的合理性，为机床主轴的结构优化设计提供参考和依据。