本实用新型公开了一种直联主轴装配机构，包括主轴箱，主轴箱内设置有主轴套筒，主轴套筒内固定设置有直联主轴，直联主轴顶部设置有第一联轴器轴套，主轴箱上设置有电机座，电机座上设置有主电机，主电机与电机座之间设置有电机连接板，主电机的端部套设有第二联轴器轴套，第一联轴器轴套与第二联轴器轴套接合；主轴箱的上平面设置有自动补偿平衡装置，所述自动补偿平衡装置用于平衡主轴箱的重量，自动补偿平衡装置包括支架，在支架上设置有平衡缸体和活塞杆，活塞杆尾部设置有浮动接头，浮动接头与所述主轴箱连接。本实用新型直联主轴能够高精度、高速度加工零件，保持机床的精度性能，能够很好地平衡主轴箱的重量，减少传动机构滚珠丝杠的磨损。