为了研究机床主轴振动对机床在服役期间可靠性的影响，以一种机床主轴为研究对象，将轴承非线性恢复力和转动不平衡力之和作为主轴-轴承系统的外激励，利用集中质量法建立机床主轴-轴承系统的十四自由度动力学模型，采用数值方法求解动力学方程。搭建实验台，将实验所测结果与动力学模型结果进行对比来说明系统动力学建模的有效性。然后，在考虑轴承参数随机性的情况下，以主轴轴端最大振动位移为评价指标，建立主轴振动可靠性模型。最后，采用自适应Kriging结合Monte Carlo模拟法（AK-MCS）对机床主轴振动进行可靠性分析。结果表明：本文所建立的动力学模型以及提出的可靠性评估方法具有较高精度。