刀柄系统是连接主轴和刀具的重要功能部件。高速状态下刀柄与主轴接触面的变形与刚度、接触状态及连接性能评价是高速刀柄系统自主研发的瓶颈。论文以7/24锥度高速刀柄-主轴系统为研究对象，采用理论、仿真和试验相结合的多种方法，研究了静止状态和高速旋转时刀柄-主轴系统的结合部参数、接触状态和非线性弹塑性接触规律，对比分析了传统单面锁紧刀柄和高速双面锁紧刀柄的优劣异同。　　本研究主要内容包括：⑴建立了刀柄-主轴结合部参数辨识模型，为了避免系统中非相关结构的影响，设计了一个反映实际结构特征的刀柄-主轴系统简化试验台，得到精确的刀柄-主轴系统频响数据，运用模型辨识出刀柄-主轴结合部的综合刚度。在仅考虑平动自由度的辨识模型基础上，针对转角自由度参数辨识问题，采用基于有限差分的转角频响计算方法建立了辨识模型，得到了刀柄-主轴结合部的转角刚度。针对试验过程模态截断和杂乱信号等问题带来的试验数据误差，提出了残差补偿法对试验频响函数进行了重构，有效地提高了辨识计算精度。⑵针对ANSYS软件在计算高速刀柄-主轴接触问题中的结果后处理缺陷，提出了考虑径向变形和轴向变形的接触结点的坐标修正方法，得到有效描述刀柄和主轴锥面接触状态的结点接触关系信息;在此基础上提出统计散点图的绘制方法，显示了接触面上所有结点的变形信息，为全面、直观地评价刀柄-主轴接触状态提供新方法。⑶基于ABAQUS软件分别建立了单面锁紧和双面锁紧时的高速刀柄-主轴接触有限元模型，分析了高速旋转状态下锥形接触面的变形、接触间隙、接触压力，揭示了接触参数在锥面上的分布规律，对比评价了高速双面锁紧刀柄的优点，并研究了拉刀力和转速对接触状态的影响。⑷将分形接触理论应用于刀柄-主轴结合部的建模。以接触面微观形貌特征研究为基础，建立了单个微凸体弹塑性接触表达式，并扩展至整个接触面;考虑刀柄-主轴接触问题的独特特征，分别建立刀柄-主轴静止状态接触模型和高速状态接触模型，揭示了刀柄-主轴锥面接触的非线性弹塑性变形机理;提出求解两种模型的流程和方法，计算结果中讨论了锥面接触刚度和实际接触面积的分布规律，并分析了拉刀力和转速的影响。⑸提出刀柄系统静态弯曲变形及静刚度、动态抗弯特性的研究方法，在高速加工中心上搭建测试平台，对比分析实际单面锁紧刀柄和双面锁紧刀柄的静刚度和动态抗弯特性。实施切削试验和时域振动仿真试验，衡量刀柄的实际使用效果。验证了双面锁紧刀柄的优越性。