现代制造业的发展对数控机床性能的要求越来越高,超高速切削、超精密加工是机床的发展方向。直线电机驱动系统与传统传动方式相比,在速度、精度等方面有明显的优势,但是也存在一些亟需解决的问题。对于永磁式直线同步电机在应用于数控机床上时,其发热及法向力问题会引起机床结构变形,严重制约着直线电机进给系统优良特性的发挥。因此,本文采用有限元仿真与实验相结合的方法研究应用于机床的永磁同步直线电机的发热和法向磁吸力问题,从而优化机床结构,提高机床的加工精度。(1)利用电磁学原理,研究直线电机法向力,在考虑直线电机进给系统结合面接触刚度的情况下,建立直线导轨副系统,运用有限元分析方法,对直线电机进给结构变形进行了有限元分析；运用激光位移传感器进行变形测试实验,得到进行系统变形规律；对仿真结果和实验结果进行了对比研究。(2)深入研究传热学理论,分析了直线电机发热机理及进给系统表面的对流换热系数,运用热-结构耦合的有限元仿真方法,对直线电机进给系统的热特性进行了仿真分析,依据得到的温度场和热变形云图,研究直线电机进给系统的热传导和热变形规律；运用温度巡检仪和激光位移传感器构建温升测试系统,得到直线电机进给系统在工况下的温度场分布和变形规律；对仿真结果和实验结果进行了对比研究。(3)运用法向力和发热的有限元仿真方法,对高速立式加工中心VH1100进行热-结构耦合分析,研究在热载荷和法向力双重作用下,结构的薄弱环节,运用ANSYS优化设计模块,完成高速立式加工中心VH1100的结构优化。