本文围绕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”和江苏省科技基础建设项目“江苏省数控工程技术研究中心”两个课题，对新一代高精度高速五坐标数控加工中心进行动力学分析与优化设计。论文首先建立了加工中心整机及主要零、部件的CAD/CAE模型，通过模态试验测试并采用分量分析法对影响整机动、静态特性的滑块导轨结合面特征参数进行了识别；其次在对原整机有限元模型进行分析的基础上，对原加工中心的薄弱环节进行结构改善和优化设计，提出改进方案；最后成功应用了调谐阻尼器减振技术减小机床在共振区附近的振动响应，进一步提高整机的动、静态性能。 本文的创新点主要体现在以下几个部分： (1)采用结构动力学分析理论，应用有限元软件分析机床整机及各零部件的动态特性，得出横梁和主轴系统是影响加工中心整机动力学特性的环节。。 (2)通过模态试验测试加工中心滑块导轨结合面的动力学特性，采用分量分析法得出结合面的动力学特性参数并应用于加工中心的动力学建模。 (3)以体积为约束，以固有频率为目标函数对横梁进行拓扑优化，得到了较好的概念设计优化结构，据此设计出最优横梁结构，优化后的结构动、静态特性都有明显的提高。 (4)应用调谐阻尼器减振技术来抑制整机在某些共振频率点附近的振动响应，并且取得了很好的实际效果。