电主轴-刀柄系统作为加工中心动力源和传递动力的关键环节,其动态特性对加工中心的加工精度有直接的影响。获取电主轴-刀柄系统端部频响函数,从中提取动态特性指标,是实现切削振动预测与抑制的重要手段。电主轴与刀柄的联接部位是切削加工最薄弱的联接环节之一,其联接刚度和阻尼直接影响加工中心的加工效率和稳定性,准确辨识结合部参数将为电主轴-刀柄系统的建模甚至是切削系统的建模奠定基础。因此,研究电主轴-刀柄系统端部频响函数预测和结合部参数辨识对提高加工中心的加工精度和稳定性具有实际意义。针对电主轴-刀柄系统缺乏统一建模方法以及结合部参数辨识精度凾待提高的问题,本文结合国家科技重大专项开展电主轴-刀柄系统端部频响函数预测和结合部参数辨识的研究。本文以电主轴-刀柄系统为研究对象,采用理论建模与试验测试相结合的方法,获得系统端部频响函数的理论计算结果和试验结果,以此为基础建立结合部参数辨识模型,应用遗传算法辨识得到了结合部刚度、阻尼参数。本文的主要研究内容如下:电主轴-刀柄模型简化方法研究。分析电主轴-刀柄系统结构,得出轴承、转子、电主轴-刀柄结合部是影响电主轴-刀柄系统动力学特性的主要结构。将轴承简化为弹簧,保留转子、轴承等零部件并假定与转轴材料相同,电主轴-刀柄结合部简化为阶梯轴。依照分段原则,将本文研究的电主轴划分为29段阶梯轴,刀柄划分为12段阶梯轴。电主轴-刀柄端部频响函数预测模型研究。分析电主轴-刀柄系统的建模方法,提出了结合Euler-Bernoulli梁、传递矩阵法、多点响应耦合法、子结构导纳耦合法建立电主轴-刀柄系统端部频响函数预测模型。将电主轴-刀柄系统划分为电主轴、电主轴-刀柄结合部和刀柄三个子结构,基于Euler-Bernoulli梁建模,应用传递矩阵法计算电主轴和刀柄的端部频响函数,通过多点响应耦合法求解电主轴-刀柄结合部的端部频响函数,利用子结构导纳耦合法中的刚性耦合模型对三个子结构进行耦合,得到了电主轴-刀柄系统端部频响函数预测模型。电主轴-刀柄端部频响函数的试验研究。分析锤击试验的影响因素并选定采样频率、传感器量程、锤头材质等试验参数。通过锤击试验获取电主轴-刀柄系统端部频响函数,为降低试验数据带来的误差,提出了应用峰值拾取法对试验数据进行降噪,结合降噪后的试验数据与改进的有限差分法估算电主轴-刀柄系统端部完整频响函数。电主轴-刀柄结合部参数辨识及验证。结合电主轴-刀柄端部频响函数的计算结果和试验结果,建立了电主轴-刀柄结合部参数的辨识模型,应用遗传算法对结合部参数进行优化辨识。分析了电主轴-刀柄端部频响函数影响因素,得出电主轴-刀柄结合部参数主要影响第三阶模态的结论。以第三阶模态所在频率范围的试验数据辨识结合部参数,并将辨识结果代入电主轴-刀柄端部频响函数预测模型和有限元模型,验证了辨识的结合部刚度、阻尼参数的准确性。通过本文的研究,得到了电主轴-刀柄端部频响函数预测模型和较为准确的结合部参数,为电主轴-刀柄系统的动力学特性研究奠定基础,具有一定的理论研究和工程应用价值。