现代机床的工作性能一直在向高速度、高精度、高可靠性方向发展。主轴部件作为机床最重要的组成部分,其刚度反映了主轴部件抵抗外载荷的能力,是影响机床加工精度的主要原因之一。另外,主轴刚度可靠性水平的高低对工件加工质量和机床生产效率都有重要影响。传统的设计过程,对主轴进行刚度验算时,采用的尺寸、载荷、材料性能等数据是一个定值,没有考虑这些数据的分散性对主轴刚度的影响；同时为了保证主轴安全、可靠,往往对计算载荷、选用的强度等根据经验分别乘以各种安全系数,这增加了制造成本,并且仍不能保证其高的可靠性。本文利用先进的计算机辅助设计手段,对主轴部件静刚度进行了研究,具体做了如下的分析计算工作：(1)总结了机床优化、可靠性研究的发展状况和发展趋势,在前人研究的基础之上,结合现有条件,考虑尺寸、载荷、材料性能等参数的随机性,选择用蒙特卡罗方法对主轴静刚度可靠性进行研究。(2)在Ansys Workbench中对主轴部件进行参数化建模,并用combin14单元模拟轴承,在考虑轴承刚度的情况下对主轴部件进行了有限元静力学分析。得到了主轴部件最大变形出现的位置以及变形量,计算出其刚度值。并与理论模型计算得到的刚度值进行对比,验证了有限元分析的正确性。(3)对主轴部件进行了优化设计。基于参数化模型,以主轴刚度为优化目标,以主轴悬伸量、跨距、外径、内径为设计变量,以主轴质量作为状态变量,对主轴部件进行优化。优化结果表明,在主轴部件质量不增加的前提下,其刚度得到一定提高。(4)对优化后的主轴部件进行可靠性分析。应用Workbench软件的Six Sigma模块,在考虑主轴尺寸、材料、载荷、轴承刚度随机性的基础上对主轴部件进行可靠性分析。分析计算结果可以使设计者了解到各个设计变量对于输出变量的影响,设计变量对于输出的灵敏度以及相关系数,获得了主轴部件在设计变量存在不确定性因素下的可靠度。结果表明优化后的主轴可靠度高,安全可用。本文成功的实现了对主轴部件的参数优化设计及可靠性分析,既提高主轴部件的刚度,又保证了其结构的可靠度。研究结果为主轴部件的设计提供一种新的思路,使主轴设计更加符合工程实际,同时缩短了设计周期,提高了工作效率,具有十分重要的应用意义。