高效、低成本、精密滚珠丝杠驱动技术是先进高端装备制造中最具附加价值、最有前途的发展领域之一,它将为21世纪中国制造业的发展带来重大的经济利益和社会价值。然而,如何精准地构建滚珠丝杠驱动系统的动力学模型,进而显著地提升系统工作效率,就成为精密驱动技术研究的热点和关键问题。据此,本文在前人的工作基础之上,研究滚珠丝杠驱动系统的动力学行为及其优化设计方法,为提升驱动系统高阶动态特性的预测精度提供参考,具有重要的理论价值及工程应用前景。依据实际滚珠丝杠驱动系统的工作特点,以显著提升计算精度并降低计算成本为目标,在传统混合有限元建模方法的基础上,引入由Legendre多项式推导获得的递阶形函数,构建了滚珠丝杠驱动系统的递阶混合有限元模型。通过理论计算与实验的对比分析,证实了本文所提出方法的有效性与可行性。考虑到滚珠丝杠驱动系统是一个典型的多部件连续装配体,运用递阶混合有限元方法,探明了从单个丝杠到驱动工作台的装配过程对系统动态频响的影响规律,使得丝杠、丝母及联轴器等局部关键部件设计信息融入进滚珠丝杠驱动系统动力学方程,从而为复杂驱动装备的动力学设计与预测提供理论分析手段。为了降低驱动系统动态振动的耦合效应,依据丝母接触面刚度的分布特点,并以最小变形响应为目标,构建了驱动系统参数的优化设计函数。以此为基础,确定了丝母进出角与丝杠变形振动之间的关联关系及相应的设计准则,进而达到在不增加滚珠丝杠直径的前提下有效提升驱动系统抑制弯曲振动的能力。