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近年来,随着现代科技的不断提高,高端制造装备(精密重载/超重载加工机床、超精密制造装备)的性能也不断提高,向着在高速/超高速、高加速度条件下,制造大型/超大型精密零件及超精密零件两个极限方向发展。重载静压转台以其承载力大、近零摩擦、无磨损、效率高、运动平稳、能够有效隔离振动传递等优点,广泛用于重载/超重载精密加工装备、超精密加工制造装备中。 然而,由于重载静压转台的结构尺寸大,难免存在加工制造误差、装配误差,在静压转台及其供油系统工作过程中,这些误差会引起转台的运动误差,同时,各种功率消耗都会变成热量,使油温升高,转台产生热变形,从而造成转台精度降低。为了探究静压转台精度降低的原因,本文主要通过数值方法及有限元方法分析了静压转台的运动误差及热误差,对转台精度下降的原因分别进行了分析。具体做了如下的工作: (1)建立静压转台两圈导轨轮廓误差模型,并提出一种静压转台运动误差建模及计算方法,分析不同轮廓误差分量影响下导轨运动误差的变化规律。两圈导轨制造装配误差所造成的轮廓误差共同对转台运动误差产生影响,其中以外圈导轨轮廓误差影响为主;导轨轮廓误差中波长分量对于运动误差的影响较大;幅值分量、转台转速及转台内外圈导轨面之间的夹角对运动误差影响较小。 (2)基于润滑力学相关理论,采用绝热计算来对转台建立温粘效应模型。根据流体力学相关基础知识对支承油垫和预紧油垫进行建模和分析,采用有限差分法分别算出承载重量、流量、油腔压力对不同油垫粘度、温度的影响。 (3)以静压理论为基础,通过温升量计算公式、粘度方程、密度方程对转台支承轴承、预紧轴承处的温升量、油膜厚度变化量进行了理论计算,在此基础上,分析了转台转速对温升量和油膜厚度变化量的影响规律。然后通过有限元分析软件分析了转台的温度分布,并进行热-结构耦合分析得到了转台上表面的变形曲线,并对转台热误差对转台运动误差影响进行实验验证。