稀薄效应下空气静压主轴动态特性分析及试验研究

针对微尺度下空气静压主轴的动态特性问题，建立了体现稀薄效应的主轴有限元模型，对主轴的模态、谐响应进行了研究。首先，基于有限元法对主轴进行建模，轴承部分采用Combin14弹簧单元建模。接着，通过扰动法得出稀薄效应下以及传统情况下轴承的刚度、阻尼参数，将此参数替代主轴模态分析中采用的弹簧单元的刚度、阻尼参数，结合主轴实际工作状态，进而分析出两种情况下的主轴的模态结果。然后，对主轴进行谐响应分析，校核之前模态分析结果。最后，对主轴进行锤击模态试验，从而检验两种状态下的模态分析结果。实验结果表明：稀薄效应下分析所得主轴1阶固有频率值较试验测量值的误差只有3.6%左右，而传统情况下得出的1阶频率值的误差在15%左右，这对主轴系统以后的优化设计和精度控制方面具有一定的理论依据。