重型数控机床是国家重点制造领域的关键装备,被广泛应用于航空航天、船舶、能源等大型核心零件的生产中。静压支承系统是重型机床的关键支承与润滑设备,具有高承载、低磨损、强阻尼等优点,静压支承系统通过供油泵将压力油输送至油垫,将两承载表面分离实现承载与润滑功能。重型数控机床静压转台在工作中由于在工件装夹过程中被加工工件的重心不能准确的和转台中心重合,并且一些零件因为形状复杂和特殊的加工工艺需要偏心装夹。由于静压转台在工作中不可避免的会受到倾覆力矩的作用。另外转台在制造、装配及使用过程中不可避免的会有各种缺陷,其加工误差尤其是平面度误差无法进行有效的控制,造成转台存在明显的倾斜,影响机床加工精度并降低机床的抗倾斜能力。因此,本文以提高静压转台抗倾斜能力为目的,以优化油垫布置参数为手段,对转台油垫个数,油垫安装位置、油垫平面度误差和油垫布局方式进行研究。在已知转台基本参数的情况下给出油垫布置规划参数的最优解,为重型数控机床静压转台的设计制造提供指导。其次,若倾斜不可避免或通过理论设计已使转台布置参数达到最优解,为提高转台效率,提出一种在已知转台倾斜角的状态下,确定静压转台最大合理转速的方法,并且使得油膜不被破坏。论文主要包括以下主要内容:(1)基于偏微分方程与常微分方程的数值解法,基于流体微元力平衡状态推导雷诺方程,得出描述油垫内压强分布的二阶偏微分方程;应用有限差分法配合逐次超松弛迭代加速求解压强的数值分布,通过其在不同截面的积分计算油垫承载力、流量、阻尼等无量纲承载性能参数;为油垫承载性能的计算提供数值解法工具集。(2)列出静压系统油膜的基本假设条件,建立静压油垫理论模型。结合NavierStokes方程和连续方程推导出了直角坐标和柱坐标的雷诺方程雷诺方程,并建立了静压矩形油垫、圆形油垫和环形油垫的数学模型。通过有限差分法及逐次超松弛法求解雷诺方程,计算求解域网格中各点的压强。(3)分析转台油垫个数,油垫安装位置、油垫平面度误差和油垫布局方式对静压转台稳定性的影响。给出求解静压转台倾斜度与油膜厚度的计算方法。对比静压转台油垫单圈布置与双圈布置的承载特性。在已知转台基本参数的情况下给出了油垫布置规划参数的最优解。(4)分析倾斜静压转台在旋转中油膜承载力的变化规律。综合考虑倾斜和转速对油垫稳定性的影响,并分析不同转速下油膜所受冲击力的变化规律。分析油膜在阶跃载荷和正选载荷下的动态响应,为油膜稳定性研究提供理论支撑。(5)对上述研究内容进行实验验证与仿真分析。实验验证中,通过对转台施加不同的加载方式,用位移传感器与压力传感器采集实验数据,并将传感器连接至数据采集系统,将数据与理论分析进行对比验证。仿真部分主要分析转台的形变量和直径方向上的挠曲线,另外得出油垫等效非线性弹簧的力-位移曲线。