动压马达是陀螺仪表中产生可靠转动惯量的核心部件,其性能直接影响陀螺仪表甚至飞行器的精度与可靠性。而作为动压马达中的核心元件,动压马达气浮轴承的转子和定子组件之间的气膜间隙是决定动压马达承载能力和可靠性的关键参数。一般而言,气膜间隙在微米级,随着间隙的变小,气浮轴承弹性的支撑刚度增加,同时传动阻力增大,当间隙变大时,气浮轴承的弹性支撑刚度下降。因此,气浮轴承存在“最佳间隙”,具有“最佳间隙”的动压马达气浮轴承的承载能力最大。将气浮轴承的气膜间隙控制在合理范围内是提高动压马达精度和可靠性的关键,因此需要对其进行准确测量。现有的动压马达气浮轴承内部间隙测量主要采用手动测量的方法,测量过程中对工人的技能要求较高,测量一致性较差,从而导致了返修率增加,这也是制约动压马达气浮轴承批量生产的技术短板。为此,以实现动压马达气浮轴承内部间隙测量的自动化和批量化为研究目标,本文对间隙测量方法及设备进行研究。具体研究内容主要包括以下几点:(1)前期研制的动压马达气浮轴承间隙测量设备在对心过程中对心误差较大,针对该问题,建立了对心误差模型,分析影响对心精度的因素,并对对心控制策略进行改进。经过改进后,三轴力传感器的力读取精度提高了40%以上,对心过程的对心误差下降了 3 0%以上。(2)基于解析几何的方法,建立了动压马达气浮轴承间隙测量的误差分析模型,并得到了不同倾斜和偏移角度下的测量误差,为导轨运动控制提供了基础数据及控制依据。(3)为降低动压马达气浮轴承间隙测量的测量方向和夹持方向不重合带来的测量误差,对原始夹持模块的结构依次进行了多自由度自对心设计和刚性结构设计。多自由度自对心设计从原理上克服了测量过程中测量方向和夹持方向不重合问题,刚性结构设计克服了多自由度自对心设计所存在的系统刚度不足导致测量误差较大的问题。经过对比分析,选用了刚性结构设计作为最终改进方案,通过对两端固定装置的位置进行一致性调整,保证了测量精度。(4)基于上述改进工作,对动压马达气浮轴承内部间隙进行测量,改进前测量设备的测量结果与用户提供的测量真值相差较大,改进后的测量设备的测量结果与用户提供的测量真值接近,改进后的测量设备的测量误差下降了 3 0%以上。