滚珠丝杠进给系统由于具有摩擦系数小、结构紧凑、传动效率和定位精度高、使用寿命长等优点已成为数控机床的关键组成部分,其振动、模态和频率响应等动态特性对机床的加工性能、定位精度、磨损和噪声等性能具有重要影响。进给系统的动态性能不仅取决于滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承等组成零部件,而且与结合部的动态特性参数直接关联。结合部动态特性参数的辨识方法主要有三类:理论计算法、实验测试法以及二者相结合的方法。由于理论计算法的计算过程复杂繁琐且计算准确性较低、实验测试法通用性差且只能识别单个结合部的动态特性参数、理论计算与实验测试相结合的方法难以获取装配状态下滚动导轨副和轴承的频响函数等原因,现有的方法难以精确辨识滚珠丝杠进给系统关键结合部的动态特性参数。针对上述问题,本文提出了基于改进自适应遗传算法的固定结合部动态特性参数优化辨识方法,提出了滚动结合部轴向动态特性参数的辨识方法并设计了滚珠丝杠结合部轴向动态特性参数测试装置,提出了基于Hertz接触理论的滚动结合部刚度参数的理论计算方法,并对滚珠丝杠进给系统及数控机床整机的动态特性进行了有限元仿真和实验研究,论文的主要研究工作和研究成果如下:(1)提出了基于改进自适应遗传算法的固定结合部动态特性参数优化辨识方法。该方法以结合部有限元理论计算的固有频率和阻尼比与其对应实验模态测试值的相对误差最小为目标函数,以结合部的刚度和阻尼参数为优化变量,基于改进自适应遗传算法对固定结合部的动态特性参数进行优化辨识。同时改进了基于弹簧-阻尼单元的固定结合部传统建模方法,提出了一种与进化代数有关的改进自适应遗传算法。以自行设计制造的螺栓联结结合部模型为研究对象,对其进行了有限元建模、实验模态测试、结合部刚度和阻尼参数辨识等研究。(2)提出了滚珠丝杠进给系统滚动结合部轴向动态特性参数的辨识方法。该方法首先建立进给系统的轴向动力学模型,推导出在简谐力作用下丝杠和工作台的轴向振动方程,并基于振动方程建立结合部轴向刚度和阻尼参数的辨识模型;然后通过测量丝杠支撑点之间的距离、简谐激振力的频率及幅值、丝杠轴端截面轴向振动速度的幅值等参数建立辨识方程组;最后基于遗传算法优化求解方程组,以此辨识结合部的轴向动态特性参数。以一台高速滚珠丝杠进给实验台为研究对象,基于提出的方法对其左、右端轴承组和滚珠丝杠副结合部的轴向刚度和阻尼参数进行了辨识,并对辨识结果的正确性进行了实验验证。(3)设计了滚珠丝杠副结合部轴向动态特性参数的测试装置并提出了相应的测试方法。该测试方法首先基于轴向振动理论、传递矩阵法和杆理论等建立滚珠丝杠副结合部轴向刚度和阻尼参数的辨识模型,然后通过测量丝杠支撑点之间的距离、简谐激振力的频率和幅值、丝杠轴端截面轴向振动位移的幅值等参数建立辨识方程组,最后基于遗传算法优化求解方程组,以此辨识结合部的轴向动态特性参数。所设计的滚珠丝杠副结合部轴向动态参数测试装置,结合使用提出的测试方法,能够测试不同长度、不同直径的滚珠丝杠副在不同轴向外载荷状态下其结合部的轴向刚度和阻尼参数。(4)提出了基于赫兹接触原理的进给系统滚动结合部动态特性参数的理论计算方法。基于提出的方法计算了某滚珠丝杠进给实验台的滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的刚度参数,并基于吉村允效积分法计算了固定结合部的刚度参数,考虑结合部的刚度建立了进给系统的有限元模型。对进给系统进行了理论模态计算和实验模态测试,通过固有频率和模态振型的对比验证了有限元模型的正确性。根据所建立的有限元模型,通过有限元计算分析了工作台质量和位置、滚动结合部刚度参数对进给系统动态特性的影响。(5)以一台三进给轴数控铣床为研究对象,论述了其滚珠丝杠进给系统的简化建模方法,计算了立柱-床身固定结合部和三个进给系统滚动结合部的刚度参数,考虑结合部刚度建立了铣床整机的有限元模型。对机床工作台进行了理论模态计算和实验模态测试,通过固有频率和模态振型的对比验证了整机有限元模型的正确性。根据建立的整机有限元模型,在考虑结合部刚度参数和结合部固结处理两种建模方法下,分别对工作台、主轴系统和机床整机进行了理论模态计算;在考虑结合部刚度参数建模方法下,对机床主轴系统和工作台进行了谐响应分析,并对结果进行了分析与讨论。