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空气静压主轴是超精密加工机床实现精密回转运动的关键部件,其支承性能对超精密加工机床的刚度和加工质量有重要影响。长期以来,对静压主轴的研究和设计主要集中在承载、径向刚度、轴向刚度、回转精度和热稳定性等方面。而对静压主轴的抗偏转能力研究不足,导致设计的静压主轴综合使用性能难以提高,机床加工质量难以达到期望的效果。本文针对上述问题,设计了 T型空气静压主轴气膜压力分布与角刚度仿真分析程序,实施了T型空气静压主轴偏转测量实验,系统研究了空气静压主轴偏转现象和角刚度的影响因素,从理论和实践上探究了空气静压主轴角刚度的原理和变化规律。本文的研究内容主要如下:(1)分析了静压支承的原理,构建了静压支承模型,论述了边界条件和节流方式。同时,从几何上推导出T型空气静压主轴的总偏转力矩与径向轴承和止推轴承的关系。(2)采用有限单元法离散和求解空气静压主轴气膜压力分布的雷诺方程,得出不同条件下的气膜压力分布状态和整个主轴的承载和偏转力矩,解决了空气静压主轴气膜跨尺度微偏转的数值仿真难题,并将该算法用MATLAB语言实现程序化,实现了对空气静压主轴气膜压力分布和角刚度的准确快速高效计算。(3)采用单因素变量法系统分析了空气静压主轴角刚度的影响因素,获得了角刚度随轴承结构尺寸和供气压力等因素的变化趋势,绘制了变化规律曲线图,为空气静压主轴基于角刚度的结构优化设计提供了理论基础。(4)设计和实施了 T型空气静压主轴偏转测量实验,解决了静压主轴角刚度精密测量问题,验证了支承模型和有限单元法仿真分析程序的正确性,揭示了角刚度对评价静压主轴抵抗偏转的重要意义。本文通过数值仿真和偏转实验,阐述了空气静压主轴角刚度的产生机理,分析了空气静压主轴角刚度随影响因素的变化规律,为空气静压主轴的结构优化设计,提高其综合性能提供了参考。