随着航空航天、智能制造、船舶制造、光学仪器及高端武器制造等技术领域的发展,其中涉及重要零部件的圆柱形、圆锥形的内孔表面及端面加工技术要求越来越高。将液体静压轴承和内置式电主轴系统相结合的主轴结构形式应用于内圆磨床,使内圆磨床不仅具有电主轴调速范围宽、转动惯量小、传动效率高、响应速度快和易于实现精密控制等优点;同时还具有液体静压轴承的大承载力、高刚度、高稳定性及寿命长等特点,让内圆磨床能满足更高的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度加工要求。液体静压轴承作为内圆磨床的核心功能部件,其性能直接决定着内圆磨床整机的性能,因此对液体静压轴承的研究至关重要。本文对基于小孔节流的液体静压轴承在不同供油压力和转速下的承载性能进行研究,并对轴承的结构参数进行优化设计。1.阐述了液体静压轴承的工作原理、分类以及节流方式;通过流体润滑理论,对流量方程、纳维-斯托克斯方、及雷诺方程进行推导,建立了液体静压轴承的数学计算模型,并以此模型进行有限元分析,计算轴承的承载力。2.对液体静压轴承与转子之间的流体域进行三维建模,采用ANSYS Workbench中的FLUENT对液体静压轴承油膜进行了流体仿真分析。研究压力油膜在不同供油压力和不同转速下的压力分布,并探究其承载性能。油膜静态承载力随着供油压力的增大而增大,供油压力为3MPa时,能较好的满足轴承静态时的承载力要求。发现油膜X方向上的承载力和总承载力在给定转速范围内随转速的增大而增大,转速对油膜Y方向上的承载力影响相对较小。3.研究节流孔直径、平均油膜厚度、节流孔轴向距离三个结构参数对液体静压轴承承载性能的影响,油膜的静态承载力随着节流孔直径的增大而减小;随平均油膜厚度的增大而增大;随着节流孔轴向距离的增大而减小。在20000rpm转速下,油膜的总承载力随着节流孔直径的增大而减小;随平均油膜厚度的增大而减小;随节流孔轴向距离的增大而减小。以20000rpm转速下的承载力为优化目标,选取合适的液体静压轴承的结构参数,使得静态承载力提升30.3%,在20000rpm转速下轴承动态承载力提升60.7%。并在优化后的基础上研究环形槽结构对液体静压轴承承载性能的影响。4.搭建实验平台,基于FLUENT模拟仿真的工况设置,通过实验得到液体静压轴承的静态刚度,将实验数据与仿真结果相对比发现两者数据相近,验证了FLUENT模拟流体仿真的正确性。