随着非回转对称光学元件在各个领域的广泛应用,对于具有毫米数量级表面高低差的非回转对称元件,现有的快刀伺服行程不够,慢刀伺服频响较低,加工周期长,所以研究一种新的高频响、大行程的快刀伺服装置成为了超精密快刀伺服研究领域的重要内容。本文对基于液体静压导轨的大行程快刀伺服装置展开研制,采用音圈电机直接驱动液体静压导轨,没有中间传动环节,具有大行程、高频响等优点,适用于此类具有毫米数量级表面高低差的非回转对称元件的加工,在生产实践中具有重要意义。论文的主要研究内容包括:1)开展了液体静压导轨的理论研究,在对导轨结构类型及其节流器的类型进行分析后,选择了采用小孔节流的恒压供油导轨结构形式,分别对单油腔和对置油腔的承载能力和刚度进行了理论分析,并绘制了对置油腔在不同位移率和液阻比下的无量纲承载能力和无量纲油膜刚度曲线,为后续研究提供理论数据支持。2)根据主要技术参数设计了快刀伺服装置的总体结构,对其导轨系统的两种不同油腔支承方式进行比较,确定了导轨的结构形式、材料及基本尺寸,并对其进行减重优化,以满足设计要求,根据对驱动系统的设计,对驱动系统的主要元器件进行选择。3)运用ANSYS Workbench分析模块对导轨的静态性能进行分析,观察其在静力载荷下的变形和应力分布是否满足设计要求,通过对导轨前六阶模态的分析,判断在系统的正常运行范围内是否会出现共振现象,运用Fluent仿真模块对导轨的承载性能和流场分布规律进行分析,验证设计的合理性。4)根据系统零部件不同的加工要求,设计了不同的加工方案,并对加工后的导轨系统核心零部件的面形进行测量。测量结果显示其工作面的PV值在2个波长以内,小于导轨设计间隙的1/15,满足设计要求;对快刀伺服装置的导轨装配方案进行具体的设计,并提出了在装配过程中的注意事项,确保装配的成功和安全性;完成了系统实验平台的搭建,对其静态性能进行测试,验证设计的可行性。