电主轴系统由于加工精度高、质量好等优势得到广泛应用,目前已成为高档数控加工中心的核心部件。高档数控加工中心加工精度的高低直接取决于电主轴系统的动力学及热力学特性,电主轴系统中各接触面的微观形貌又直接决定了电主轴系统的热态特性。因此,应用分形理论对圆弧形接触面间的接触热导（TCC）及其对电主轴系统热特性影响进行分析研究具有重要意义。本文以某公司ES系列电主轴系统作为研究对象,建立圆弧形接触面间结合部接触力学模型,对接触热导特性进行分析,同时,以分形理论为基础进一步建立电主轴系统的热阻网络模型,探求电主轴系统的热态特性,并搭建实验平台从实验角度分析圆弧形接触面间TCC的影响因素,分析分形参数对电主轴系统热态分布特性的影响。论文的主要研究内容包括:（1）圆弧形接触面间结合部的分形特性分析在结合分形理论基本概念和分形维数确定方法的基础上,对圆弧形接触面间结合部表面形貌表征的影响因素进行分析,基于Weierstrass-Mandelbrot函数（W-M函数）推导了多相位数值计算方法,同时,为提取分形参数、探求材料属性及接触表面粗糙度对分形特性的影响,进行了圆弧形接触面间结合部地貌测量实验,验证了理论结果的准确性。（2）基于分形理论的圆弧形接触面间接触热导求解方法研究建立了圆弧形接触面间结合部接触力学模型,分别考虑弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形状态下接触方位角对接触压力的影响,并与经典接触模型和实验进行对比,验证了理论方法的准确性,同时,建立了圆弧形接触面间TCC模型,分析了分形参数对TCC的影响规律。（3）基于分形理论的电主轴系统热态分布特性研究对电主轴系统内部主要的热源和生热特性进行分析,对电主轴系统传热进行计算,分析轴向导热热阻和换热热阻,基于分形理论建立电主轴系统的热阻网络模型,通过求解热平衡方程,分析了电主轴系统各关键节点的热态特性,以及分形参数对电主轴系统节点温度变化的影响。（4）实验方法及结果分析基于傅里叶定律和传热学理论,进行了热传导实验,分析了圆弧形接触面间TCC的实验计算原理,将实验结果与仿真方法进行了对比,验证TCC的影响因素。同时,在高档数控铣削加工中心上搭建实验平台,进行了电主轴系统温升实验,分析了主轴转速对电主轴系统关键元件瞬态温度和稳态温度的影响,探求电主轴系统的热态分布特性。综上所述,本文基于分形理论,在微观尺度下对圆弧形接触表面间的热传导状态进行了分析,能够有效预测圆弧形接触面间的TCC;在宏观尺度下对电主轴系统中各关键元件间的生热和传热规律进行了分析,能够有效预测电主轴系统的热态分布特性。实验结果验证了本文推导的TCC解析解和电主轴系统节点温度值的正确性。