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数控机床中，主轴对机床起至关重要的作用，所以主轴结构的设计在数控机床设计中占主要地位。目前在机床主轴的结构设计中，基于优化设计理论的基本思想与求解方法，已得到学术界与实业界的广泛认可。故本文将此方法用于机床主轴的结构设计，建立了机床主轴结构优化设计的数学模型，并采用内点惩罚函数法对模型求解，获得最优结构设计方案。使得本设计下，机床主轴满足本文假设中的各种约束条件，材料最为节省，刚度达到最好。