加工中心为复杂的数控加工装备,广泛应用于各种制造加工行业。由于缺乏科学合理的载荷谱,致使加工中心的可靠性概率设计、关键零部件选型以及可靠性试验缺少依据,导致国产加工中心可靠性水平普遍较低。主轴是加工中心的关键功能部件,其可靠性的高低直接影响整机的可靠性水平。因此,编制科学合理的加工中心载荷谱,对主轴的可靠性试验具有重要意义。本文结合国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题和吉林省科学技术厅“特色产业基地建设项目”课题开展研究。对主轴电液伺服加载可靠性试验台进行系统建模和动态特性分析,探讨了国产加工中心载荷谱编制方法,根据编制的载荷谱指导加工中心主轴进行可靠性试验。论文的研究工作主要包括以下几个方面：1.依据实验室现有的主轴可靠性试验台,建立了电液伺服加载系统模型,并对该模型进行离散化处理,推导出系统离散化模型,利用最小二乘算法对离散模型进行参数估计,根据得到的系统伯德图确定出试验系统动态力最大加载频率。2.以驻厂所采集的加工中心切削载荷工艺数据为依据,在实验室进行了正交切削载荷试验,得到了能代表真实工况下的切削载荷数据,对切削载荷数据进行了预处理和快速傅里叶变换(FFT),并利用多元线性回归分析方法建立了各阶动态力频率与试验因素之间的线性回归关系。3.对切削载荷信号进行了编谱前处理,利用分解合成的方法重构了径向力的时域信号,考虑切削过程中各切削段的影响,对测试载荷进行了分段处理,得到了完整的切削载荷样本数据。4.从时域的角度利用雨流计数法对切削载荷样本数据进行统计计数,并根据载荷-频次百分比直方图确定了备选概率密度分布模型,然后利用局部最优粒子群优化算法和柯尔莫戈洛夫检验对备选分布模型进行了参数估计和拟合优度检验,得到了最优的切削载荷均、幅值分布模型以及均幅值二维联合分布模型,即径向力幅值谱、均值谱和均幅值二维谱；轴向力幅值谱、均值谱和均幅值二维谱；切削扭矩幅值谱、均值谱和均幅值二维谱。通过对驻厂采集数据的转速和工步时间进行统计,得到了该批数据的主轴转速谱。对各阶动态力频率进行叠加合成,从频域的角度得到了动态力频率谱。5.利用蒙特卡洛仿真方法得到了该批加工中心主轴子系统的平均故障间隔工作时间(简称MTBF),进而确定了主轴可靠性试验时间,根据程序加载谱编制方法对编制的载荷谱进行改编,确定了主轴可靠性试验方案。