随着工业机器人的发展,精密减速机作为机器人核心部件,主要由小模数齿轮传动,而国内的插齿机加工精度远远不能满足机器人用小模数齿轮加工的要求,因此齿轮加工行业迫切需求一款专门针对小模数加工特点设计的高精度插齿机床。数控静压主轴作为高精度小模数插齿机的核心部件,其结构特点、承载能力、静动态特性是影响机床加工精度的主要因素。本文针对数控插齿机静压主轴进行结构设计校核、静力学分析、模态分析及结构优化设计,以提高小模数插齿机的加工精度。对静压主轴主体结构、静压支撑件进行合理的结构设计,并对静压轴承和静压花键进行承载能力校核;通过对主轴最大切削力的计算对主轴进行静力学分析求得其最大形变,结果表明形变量满足加工精度要求。通过ANSYS Workbench有限元软件,对主轴进行模态仿真分析,得到其主轴前六阶模态参数。分析结果表明主轴最高转速低于临界转速,动态指标满足设计要求;通过对主轴-轴承系统的模态仿真分析可知,静压轴承的支撑刚度对主轴固有频率的影响不大,且随着模态阶数的增加固有频率变化规律相同。通过对曲柄滑块机构的不平衡量的计算求解,对主轴系统进行结构优化设计;首先分析了主轴系统的机械结构,并对结构运动参数求解;通过运动参数建立不平衡量数学模型;然后利用MATLAB对不平衡进行求解,得到整个机构在曲柄上两个方向的不平衡极值;最后通过求解结果进行优化装置的设计。对静压主轴进行锤击法试验模态分析,将结果与仿真结果对比可知,仿真结果与试验结果偏差不大,自由状态下测得的主轴固有频率低于仿真结果;500str/min~1000str/min下对主轴进行振动测试,在刀架侧与曲柄侧安装加速度传感器,并采集机床X方向振动数据,然后利用MATLAB小波工具箱对采集的信号进行降噪,得到准确的振动信号,分析其频谱并计算得到了振动参数,结果表明本文设计的动平衡装置对插齿机振动优化效果明显,优化率在6.2%~11.4%。