随着国际海事组织对船舶振动噪声要求日益严格，轴系作为船舶重要的振动源和振动传递途径，其动力学分析的目的已不完全是为了校核强度，而是扩展到了低振动低噪声设计。轴系振动及轴系与船体耦合振动的快速计算、轴系数值模型修正、刀具切削引起的移动载荷对轴加工过程动力学特性的影响、轴系结构的扭转动柔度测试方法，这些都是轴系低振动设计加工过程中急需解决的问题。针对上述问题，本文主要工作与创新如下：　　基于改进傅立叶级数方法，考虑回旋效应，本文提出了一套基于Rayleigh梁理论的轴系动力学建模方法。单跨轴段两个垂直方向上的弯曲位移分别通过改进傅立叶级数进行描述，不同跨之间相邻轴段通过引入连接弹簧组合。推导了旋转轴系中包括支撑刚度、集中质量在内相关部件的刚度矩阵、质量矩阵以及回旋效应矩阵。形成了可计算由多支撑、多集中质量以及任意多段不同截面轴段组合而成的轴系动力学数值建模系统。通过与相关文献以及有限元计算的结果对比，验证了该方法的收敛性与精确性。　　傅立叶级数法作为一种半解析方法，有着计算精确、效率高的优点，但该方法更适用于几何形状规则结构，因而该方法在实际工程复杂结构的应用受到限制；目前有限元方法在处理大型复杂结构问题时，单元过多导致计算效率不高；针对工程中需要对大型复杂结构进行高效高精度计算的难题，本文引入虚拟弹簧，基于能量原理，给出了一种傅立叶级数法与有限元法相结合的计算方法。该方法利用了傅立叶级数法收敛性高及有限元法可计算复杂形状结构的特点，算例结果表明，该方法效率较高，可用于复杂结构计算。　　在轴切削过程中，车刀作用力被视为移动载荷，在传统模型中，轴多简化为固支或简支边界的梁，这种边界条件与工程实际的弹性边界存在差距，导致切削过程工件动力学分析误差较大。针对该问题，本文在模型中引入弹性边界条件，建立了考虑弹性支撑旋转轴的改进傅立叶级数数值模型。通过实际测得的模态参数，以实测与仿真的模态参数之间的差异最小为优化目标函数，采用基于二范数的优化算法修正了轴的改进傅立叶级数模型。利用修正后的轴数值模型，分析了加工过程中旋转轴在移动载荷作用下的动力学特性，得到了弹性边界条件下移动载荷引起的弯矩、旋转效应、静变形对于旋转轴的影响规律。　　针对当前还难以在结构某一点上加载可测量的纯扭矩以及较为精确的测试结构上某点的旋转角加速度的现状，提出了一种数值-试验结合的间接旋转动柔度的测试新方法。通过在轴系一端附加一可精确数值建模的附加结构，推导了实际可测量的组合结构上的线性柔度与未包含附加结构的原始轴系在该端点处的扭转动柔度之间的对应关系。建立了轴系结构、附加结构以及组合结构的数值模型，对所提出的间接扭转动柔度测试方法进行了验证。通过将一定比例的随机误差引入数值模型，采用Monte-Carlo方法，分析了随机误差对于扭转振动动柔度的影响规律。数值仿真结果表明：在不包含随机误差情况下，利用本文所提出的间接方法得到的扭转动柔度与通过原始轴系模型计算得到的扭转振动动柔度完全一致；引入随机误差后，利用间接方法预估的扭转动柔度中出现了不应出现的弯曲频率峰值，分析其产生原因为引入误差导致结构本身的对称性遭到破坏，并给出了识别该类型异常频率峰值的方法。　　最后，设计了含双圆盘、双滚珠轴承的轴系、T型附加结构以及二者连接法兰在内的实验台架。通过锤击法测试了轴系一端安装附加结构时对应点的原点与跨点柔度，结合附加结构的有限元模型，利用本文所提出的数值-试验结合扭转动柔度测试方法预估了无附加结构原始轴系在端点的扭转振动动柔度。试验结果表明，本文所提的数值-试验相结合的扭转振动动柔度间接测试方法的有效，可用于实际结构扭转动柔度测试。本文所提出的扭转动柔度测试方法，与动柔度理论相结合，可方便的拓展应用于转子结构扭振模型修正、参数识别、动力学特性被动修改与优化等方面。