在高速精密加工过程中,滚珠丝杠副在运行过程中由于摩擦等因素会产生温升,进而产生热变形,其热变形会影响滚珠丝杠副的定位精度。为抑制滚珠丝杠副的热变形,提高其精度稳定性,本文提出了一种基于高模量碳纤维复合材料、能够自适应抑制其热变形的滚珠丝杠副,称之为改进型滚珠丝杠副,并就此进行了深入分析研究,具体内容如下。第一,研究了滚珠丝杠副的热变形求解方法。基于传热学与有限单元法的原理,建立了滚珠丝杠副的热-结构耦合分析有限元模型,采用顺序耦合方法求解出其热变形,并实验验证了其准确性。以此为基础,建立了改进型滚珠丝杠副的热变形分析有限元模型。第二,基于Kriging代理模型与遗传算法对改进型滚珠丝杠副的设计参数进行了优化研究。首先,建立并验证了改进型滚珠丝杠副的热变形求解的Kriging代理模型,得到了改进型滚珠丝杠副关键设计参数与其热变形之间的近似映射关系。基于Kriging代理模型,研究了单一关键设计参数对改进型滚珠丝杠副热变形的影响特点,采用遗传算法对改进型滚珠丝杠副的关键设计参数进行优化,得到了改进型滚珠丝杠副关键设计参数的最佳组合。第三,研究了优化后的改进型滚珠丝杠副动力学性能及多工况下的热变形抑制效果的鲁棒性。首先分析了优化后的改进型滚珠丝杠副振动模态特性与谐响应特性,结果表明,其动力学特性与普通滚珠丝杠副基本一致,没有发生较大改变。然后研究了优化后的改进型滚珠丝杠副在不同工况下、不同复合材料拉伸弹性模量的热变形抑制效果,验证了优化后改进型滚珠丝杠副的热变形抑制效果鲁棒性。第四,通过模拟实验研究了优化后的改进型滚珠丝杠副的实际效果。改进设计了优化后改进型滚珠丝杠副的原始设计,模拟实验结果表明,优化后改进型滚珠丝杠副有较好的热变形抑制效果和鲁棒性。实现了改进型滚珠丝杠副的原始设计目标,对优化后的改进型滚珠丝杠副的实际应用具有较好的指导意义。