本文在总结加工中心发展的基础上，针对螺栓节点球加工中心立柱要加高的现象，利用ANSYS有限元分析软件对加工中心立柱进行了静动态性能分析以及优化设计。首先综述了课题的背景、意义以及螺栓节点球和有限元分析法的国内外研究现状，并将有限元这一最常用的结构分析方法引用到立柱的结构分析和设计中，为后续的研究工作奠定了理论基础。根据加工中心立柱的结构特点和受力情况，对立柱的结构进行适当简化，选取CAD三维模型软件Pro/E建立立柱的几何模型，并将建好的模型导入到有限元分析软件ANSYS中。通过对模型定义单元材料、材料属性、施加边界约束条件和划分网格建立了立柱的有限元模型，然后根据静态力学的有关知识、立柱静态工况的模拟和施加载荷对立柱进行静态有限元分析。根据强度理论对分析得到的结果进行强度校核，根据最大位移变形量对立柱的刚度进行了评估，立柱加高前所得到的最大应力和最大位值也就成为立柱加高后优化设计的目标函数。其次，对立柱进行了模态分析和谐响应分析，得到立柱的加高前以及加高后的前八节固有频率和振型，并结合加高后立柱的谐响应分析结果来综合评价立柱的力学性能。通过模态分析和谐响应分析结果表明，立柱加高后在频率400HZ处容易发生共振，应尽量避免。静态分析、模态分析和谐响应分析为立柱优化设计和动力改进打下了基础。再次，立柱在优化设计中立柱的四个壁厚d10、d11、d12、d13为输入函数，立柱的总质量、和静态分析中得到的最大变形位移为输出函数。用ANSYSWorkbench对立柱进行优化设计，从而得到了24种优化设计方案，从中选择3种三组候选优化设计方案。然后分别对这3种优化方案进行模态分析，取其前四阶的固有频率和振型，得到分析结果结合静态分析结果来综合评选优化的最优方案。