本论文研究内容来源于宁夏回族自治区科技支撑计划项目“数控机床切削颤振分析及控制技术研发及示范”的研究。温度会引起机械设备中构件发生热变形,导致设备的性能和精度下降,这是生活中一种常见的物理现象。随着机械与仪器精度逐渐提升,温度对机械设备的影响程度也成比例增长,所以研究机械零件热变形的计算及其分析是很有必要的,以采取有效措施,尽可能地减小温度对机械部件的影响。以热传导理论、弹性理论和热弹性理论知识为基础,将机械设备中常见的构件简化为理想模型,分析其在非均匀温度场作用下的温度场、热变形及热应力。本文主要内容包括：第一,根据热传导理论,完成了机床一维主轴和圆盘两种典型机械零件温度场的理论计算。基于温度场的确定,完成了圆盘零件的热应力和热变形的理论计算；第二,用数学方法求解出了机床三维主轴温度场的理论解；第三,基于理论分析计算,运用ANSYS软件完成了对两种典型机械零件的热结构耦合分析,同时对典型的三维主轴进行了热分析,分析结果验证了理论分析的正确性；第四,在理论分析和数值分析的基础上,我们对其中的机床一维主轴模型做了实验分析。在数控机床XK7132平台上,以STC89C52单片机为主控器的多点测温系统来测量机床一维主轴模型上的温度分布,用千分表测量主轴轴向热变形,实验结果基本验证了理论分析和数值分析的合理性,同时对实际上机床主轴热误差建模有很重要的指导意义。