随着制造业的快速发展以及我国工业发展进程的迅速推进，对制造装备的要求越来越高，主要体现在高速高精两方面要求上。但在高速大变载加工条件下，机床结构动态特性将引起机床振动和精度弱化，甚至多数机床部件产生变化的特征频率和模态振型，严重制约了机床的加工性能，因此改善机床结构动力学特性具有重要意义，也成为机床行业发展的一个重要研究课题。鉴于此，本文基于973计划“超强异形零件多轴加工失稳机制及控制品质优化”项目，针对机床主轴结构动态特性研究了一种主轴空运行自激励新的激励方法，这种激励方法更能有效的激起机床主轴结构部分的模态，作为自激励技术中一种有效的补充。本论文具体研究内容如下：研究了一种主轴空运行自激励方法，并利用数控G代码实现了这种激励方法。通过主轴实验以及锤击实验有效的验证该激励方法的有效性；将主轴空运行自激励方法设计过程中存在的影响激励效果的因素进行分析，主要分析激励规律、冲击速度以及刀具对激励能量和频带的影响；将主轴空运行自激励实验辨识结果与静态锤击实验结果进行比较分析，分析主轴静态与动态下主轴结构模态参数发生变化的情况；比较进给轴空运行自激励与主轴空运行自激励实验结果，验证了在针对主轴结构薄弱环节进行动态特性实验分析时，主轴空运行自激励方法更能有效充分地激出主轴结构的模态，是空运行自激励方法的一种有效补充。