数控机床作为工业母机,其加工能力直接决定了一个国家的工业水平。随着“中国制造2025”的提出,中国制造业正迅猛发展,同时也对数控机床的加工精度提出了更高的要求。对机床的误差控制是提高数控机床加工精度的有效方法。在机床的各种误差中,热变形引起的误差占制造误差的40%～70%。主轴系统作为机床的重要功能部件,生热量所引起的误差同样不可忽视。本文以HTC2050i卧式数控车床主轴系统为研究对象,对其热特性及其对机床性能的影响进行研究,重点分析了主轴部件中轴承的热特性。建立了轴承的功耗模型、温度场预测模型以及热传递的有限元仿真模型,分析了轴承的摩擦功耗、稳态温度分布以及各部件间的瞬态热传递过程。以轴承的分析结果为基础,建立了主轴系统的热特性有限元仿真模型,分析了主轴系统及其部件的稳态、瞬态温度分布以及温升造成的热变形。搭建了轴承和车床主轴系统的热特性实验台,通过实验采集轴承的生热数据和主轴系统的温升数据、主轴轴线的热偏移数据,验证理论及有限元分析结果。论文的主要研究工作如下:（1）查阅国内外轴承热特性分析及主轴系统热变形分析的相关文献,综述了国内外研究现状和最新进展,确定课题的研究方向和研究内容。（2）建立主轴轴承热特性理论分析模型。对比分析主轴系统中轴承的摩擦功耗。采用有限容积法建立主轴系统中双列圆柱滚子轴承的温度预测模型,分析轴承温度分布随转速的变化规律,为分析主轴系统热变形提供理论依据。（3）建立双列圆柱滚子轴承温度场有限元仿真模型。建立轴承三维模型,采用有限元方法分析了双列圆柱滚子轴承的动态热传递过程,通过提取关键点,分析了轴承的温度分布趋势,与理论结果进行对比,验证理论结果。（4）建立主轴系统热特性有限元仿真模型。建立主轴系统三维模型,采用有限元方法分别对主轴系统整体进行了稳态热分析、瞬态热分析和热结构耦合分析,根据仿真结果,分析了主轴轴线的热偏移趋势。（5）构建轴承及主轴系统热特性实验。设计并搭建轴承实验台,测量轴承温度数据,对比分析了不同预紧力、不同转速下双列圆柱滚子轴承各区域的温度变化规律。利用现有数控车床,测量其主轴系统各测点在主轴不同转速下的温度变化趋势,以及主轴轴线在X、Y、Z三个方向的热偏移及偏移角。对比理论及有限元仿真结果,验证理论及有限元模型的可行性。本文对主轴系统及其轴承的热特性进行研究,为数控车床的热误差建模及补偿提供了数据支持。为提高数控车床误差补偿的精度和鲁棒性提供参考。