液体静压支撑技术,是一种能够综合实现高精度、高刚度和大阻尼的支撑方式,在超精密加工领域有着非常重要的地位。液体静压轴承是液体静压转台以及液体静压主轴的核心功能部件,其设计和研制对这些关键设备的研究具有非常重要的意义。本文的主要研究内容是基于液体静压轴承的应用和工作原理,通过理论研究狭缝节流条件下轴承的承载特性和轴承内部的油膜特性,研制一种双锥结构液体静压轴承,最终测试其承载、刚度和回转精度等基本性能。首先通过狭缝节流原理、主轴设计参数和使用需求,选择了双锥液体静压轴承作为主轴进行回转运动的支撑部件。整个设计包括轴承结构、油路系统、气路系统以及运动控制系统的设计,重点在于研究轴承内部流体控制的台阶参数和间隙尺寸对轴承性能的影响。轴承的静态性能主要靠轴承内部间隙来保证,基于轴承内部油膜结构特点和内部流体控制原理,建立了合适的轴承润滑数学模型。通过对不同台阶尺寸、不同轴承间隙的轴承承载性能和油膜刚度进行对比分析,得出了满足双锥面轴承设计需求最理想的台阶封油面长度比S=0.1,高度尺寸比G=2.4。采用ANSYS对轴承进行了模态分析,得到了轴承运动的固有频率与振型。采用FLUENT对不同结构轴承内部油膜的压力分布进行了分析,得到了台阶封油面的设计、轴承偏心率、轴承转速、供油压力等因素对油膜压力分布规律以及承载性能的影响。研制了基本符合设计要求的液体静压轴承,并通过承载、刚度实验验证了理论计算和FLUENT仿真分析的准确性,通过密封性实验验证了轴承气密封系统的有效性。