该论文来源于国家自然科学基金项目“机床结构动态优化创新设计CAE关键技术研究(50375026)”和江苏省第八批科技攻关项目“江苏省数控机床工程技术研究中心(BM200503)”两个课题。在机床结构动态虚拟设计、紧固结合面的动力学建模及模型修正、立柱结构动态拓扑优化、主轴箱内部筋板参数动态优化和加工中心整机的动态优化设计等方面进行了全面、系统深入的理论和应用研究，根据已优化设计的零部件建立新加工中心具有很好的动静态特性。 本文的主要研究内容和创新点主要体现在以下几个部分： 1.分析了机床结构动态优化设计现状，并指出了存在问题与不足。 2.建立了原XH786A立式加工中心零、部件CADCAE模型，为动力学分析奠定了基础。 3.采用动、静态结合的设计方法对XH786A立式加工中心进行了整机及主要零、部件的优化设计。 4.在立柱结构的优化设计中，首次采用相对密度法对立柱进行结构动态拓扑优化设计，并根据立柱概念模型和材料力学理论设计思想提出了斜支撑形式的筋板结构，从而改善了整机结构的动、静态特性。 5.基于筋板布局的结构，提出了灵敏度分析的设计方法，对立柱内部的筋板布局和尺寸进行优化设计。 6.首次采用APDL语言对主轴箱内侧筋板数目、尺寸进行参数动态优化设计，大大改善了主轴箱的结构动态性能。