螺栓结合部作为机床结合部中重要的组成部分,其特性直接影响机床整机的刚度及加工精度。目前的机床设计阶段对整机进行的性能预测分析过程中,螺栓结合部模型经常被简化或忽略,没有考虑螺栓结合部特性对整机性能影响,是导致整机特性无法准确预测的原因之一。研究螺栓结合部特性,建立准确且通用的数学模型,为精密和超精密加工的装备制造技术提供技术支持,具有重要意义。论文以单位面积结合面基础特性参数为基础,对螺栓结合部静特性进行了理论和试验研究,全文的主要研究工作包括:（1）以单位面积结合面基础特性参数研究为基础,建立了螺栓单元结合面解析数学模型。对数学模型中通过非线性方程组求解结合面位移,在迭代计算的同时,提出了等效分步载荷解析算法及基于刚度的分步求解方法,实现了非线性隐含积分方程组的快速准确求解。开发了螺栓结合面全载荷静特性试验装置及试验方法,对螺栓结合部进行了承受各向载荷的一系列加载试验,计算与试验结果的一致表明该解析模型和求解方法的正确性。解析模型具有通用性且能表征螺栓结合部特性,可以用于包含此类结合部的特性分析,试验装置能为机械结合面静态特性提供试验支持。（2）机床整机有限元分析中,因螺栓结合部外载荷和结合面变形之间的非线性关系,包含结合部的模型建模困难。提出了在两连接构件间采用复合弹簧线性离散或面单元离散处理的方法,将含有结合部的机械结构等效为不含结合部的构件组合。给出了求解等效弹簧的刚度的解析方法和一种基于结合面基础特性参数和材料应变能相等原则求解虚拟材料的弹性模量、泊松比各项参数值的解析方法。有限元分析建模时,将螺栓结合部两构件的结合面由若干个等效弹簧或沿切向分布的多个面单元等效,设置等效弹簧刚度值或离散面单元的虚拟材料物理参数,得到具有结合部特性的分析模型,可以获得更准确的分析结果,实现了分析建模时复杂结合部问题的简单化处理。将解析得到的面单元虚拟材料参数应用于商业有限元分析软件,分析和实验结果表明:考虑虚拟材料的面单元模型结合部变形情况接近含有结合部零件的实际变形情况,为工程应用中含螺栓结合部的结构进行有限元准确分析求解提供了一种可行方法。（3）基于对实际切削过程中刀具切削位置变化且受到力和力矩的全载荷作用的研究,开发了自动变位模拟全载荷加载检测方法和加载装置。通过试验验证了加载装置各向力的比例关系符合实际加工状态,并将其应用于机床静刚度和刚度分布检测试验中,得到了刀具在不同切削位置时机床各测点的变形。试验结果为评价和改进机床结构设计提高机床静刚度提供了数据依据,为改进预测及方案修改方法提供了试验手段。在检测实验、有限元分析和螺栓结合部研究的基础上,对车削中心的主轴箱螺栓连接进行了结构改进设计,修改方案被企业再设计中采纳和重新制造,新机床主轴箱刚度明显提高。