机床作为工作母机,在国民经济各个领域广泛应用,以高速度、高精度、高效率为代表的数控机床是一个国家技术水平和综合实力的集中体现。高速电主轴是数控机床实现高速高效的重要动力部件,其性能直接影响数控机床的整机特性和加工产品的质量。本文以某型号电主轴为对象,基于LMS Virtual.Lab分析软件,采用六自由度弹簧单元代替支承轴承,建立了电主轴三维有限元仿真模型。分析了电主轴结构布局形式、轴承选择和润滑冷却方式,根据电主轴结构特点,通过有限元静力分析,获得了电主轴的静刚度。研究了轴承预紧力以及轴承位置对静刚度的影响,研究结果表明,主轴静刚度会随着前后轴承预紧力的增加而增大;相较后轴承,前轴承位置对电主轴静刚度影响较大,进而提出了提高电主轴静刚度的方法。构建了电主轴动力学方程,完成了电主轴模态和谐响应分析,研究了轴承预紧力以及轴承位置对电主轴固有频率的影响,获得了主轴各阶固有频率会随轴承预紧力的增加而增大;相较前轴承,后轴承位置对电主轴固有频率影响较大的结论。完成了电主轴的静刚度、模态和空载振动实验。通过对电主轴径向和轴向加载实验,分别得到了径向和轴向静刚度。基于LMS实验测试系统,采用锤击法进行了电主轴自由模态和约束模态实验,获得了主轴前六阶固有频率,通过对自由模态和约束模态实验固有频率的对比分析,发现边界条件会影响系统的模态,约束模态的固有频率具有向低频方向发展的趋势。通过电主轴空载振动实验,采集了不同转速下电主轴前端的振动信号,分析了不同转速下的最大振动加速度频率特性,获得了电主轴稳定运行的转速范围。