随着我国制造加工业的飞速发展,机械产品零部件的加工精度要求越来越高了,数控机床的加工质量直接影响着我国制造加工业的发展速度。主轴系统作为数控机床的执行件,直接或间接带动工件或刀具参与切削运动。因此,主轴系统的可靠性直接影响数控机床的加工精度和加工效率,对主轴系统进行可靠性建模及可靠性分析尤为重要。本论文主要以数控机床主轴系统作为研究对象,建立系统可靠性模型,并进行可靠性分析研究。主要工作内容如下:（1）针对故障强度呈现浴盆曲线趋势的数控机床系统,构建了广义波利亚过程的可靠性模型。并对广义波利亚模型中的各参数以及预防维修方针进行了分析。最后结合数控机床现场试验数据,建立广义波利亚过程的可靠性评估模型,并基于拟合优度检验指标R,给出模型评价准则。（2）基于Copula函数的相关性理论,并结合三阶转换失效频率和失效严重度函数,建立考虑故障相关性的串联系统可靠性分配方法。根据对数控机床主轴系统的可靠度要求,对数控机床主轴系统的进行可靠性分配研究,求得数控机床主轴系统各子系统的分配可靠度。（3）针对主轴挠度对加工精度的影响,建立数控机床主轴系统的挠度可靠性模型。分别采用改进一次二阶矩法、Monte Carlo数值模拟法和摄动法计算出主轴系统的挠度可靠度。并研究了主轴系统的结构参数对挠度可靠度的敏感程度。（4）根据主轴轻量化的设计趋势,以质量最小,参数对可靠度的敏感程度最低为设计目标,建立主轴结构参数的稳健优化模型,为数控机床主轴的设计、生产和使用提供理论指导。