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数控机床动力学特性分析与仿真技术是现代先进制造工艺与装备技术领域的一个重要研究方向，其融合了众多学科领域的先进技术和方法。随着机床向高速度、高精度和高效率的方向发展，对机床动态特性的要求也越来越高。若是能在产品的设计阶段准确的预测并提高其性能，便可以有效的提高产品质量，缩短开发周期，降低生产成本，但理论分析结果往往与实际性能差别较大，很难直接指导机床的设计，究其主要原因是机床中包含大量的结合面。结合面对机床性能的影响非常大，研究结合面的作用机理以及精确识别结合面的动态参数已经成为一个重要的基础性课题。本文就机床结合面等效动力学参数获取，考虑结合面的机床整机建模、动态分析以及快速优化，机床结构动态特性实验等关键技术进行了研究。主要研究内容包括： ⑴提出了一种等效单自由度的方法对单位面积结合面的动态特性参数进行辨识。此方法以相对位移为基础，将结合面的动态特性参数从实验系统中单独解耦出来，使实验系统变成一个等效的单自由度振动系统。通过在辨识过程中设置调节系数k，可消除基础振动位移等可能对参数辨识产生影响的因素，从而调节出符合理论的经典单自由度波形，识别精度高。单位面积动态参数概念的提出，改变了以往结合面实验中测试出的动态参数只能用于某一特定结构的现状，实验辨识结果跟结合面的形状和面积没有关系，只与结合面材料以及工况相关，通用性更强。实验装置理论上可以应用于任何材料、任何工况以及任意种类的单位面积结合面动态参数辨识，所得数据可用于对结合面的建模，从而实现对整机进行精确建模与分析，为后期有限元计算提供数据基础。 ⑵以单位面积结合面动态参数为基础，创新性的提出了常见的梁、板等固定结合面的综合单元矩阵的概念，将结合面构件本身的弹性考虑其中，建立了构件-结合面一体的单元刚度矩阵和阻尼矩阵，对结合面的特性进行精确模拟;总结了螺栓结合面、滑动导轨以及滚动导轨结合面等机床常见固定结合面和可移动结合面集中参数的建模方法;并且在通用有限元软件ANSYS中选定了Matrix27单元作为结合面主要的模型单元，从而实现了在有限元当中进行考虑结合面特性的整机结构精确仿真计算。对于以后的机床设计，在图纸阶段便可利用该方法建立准确的机床动力学模型对机床的动态特性进行分析和预测，而无需等到实验样机阶段。这样将缩短机床的开发周期，降低机床的设计成本，提高机床质量，从而提升产品的市场竞争力。 ⑶提出了一种基于单位体积能量的结构薄弱环节识别的方法。该方法以灵敏度方法为基础，提出了结构薄弱环节的能量识别标准，单位体积能量绝对值大的子结构即为薄弱环节。该方法并不需要一般灵敏度方法中计算量庞大的灵敏度计算而是直接对识别出薄弱子结构的物理参数进行修改，并且能够保持整个结构的约束条件不改变，计算效率远远高于传统灵敏度方法。在应用方面，将该方法融入有限元软件ANSYS中进行二次开发，在软件中即可实现结构薄弱环节的识别及快速优化。 ⑷提出了一种分时快速稳态正弦扫频激振频响函数测试方法与测量系统。与现有技术相比，该系统不仅测试结果精度高、可靠性强、具有较高的信噪比和频率分辨率，而且仪器通用，简单可靠，便于安装操作，具有成本优势。整体从实际应用出发，开展机床结合面的动态参数辨识以及考虑结合面的整机结构动态特性的理论分析与实验测试方面的研究。提出了一些新的技术思路与方法，解决了结构动态特性分析与优化过程中的一系列关键问题，研究成果自成一个完整的体系，适用于机床及其他复杂结构，为完善的结构的动态特性分析及优化提供了强有力的工具，为解决工程实际问题提供了快速有效的方法，为机床设计、提高机床的实用性等方面提供了重要参考。