超精密数控机床进给系统广泛采用液体静压导轨作为支承部件,其静动态特性更是保证各运动部件之间相对运动精度和整机性能的关键。因此在加工条件下,实时准确地把握导轨的静动态特性,确保加工精度,始终是精密数控机床研究中的热点和关键问题。刚度高、响应快以及抑振性能好是精密机床对液体静压导轨的主要性能要求,本文对液体静压导轨的结构设计及其静动性能进行了相应的分析、仿真和实验研究,主要工作如下:根据液体静压导轨设计准则,进行了薄膜反馈不等油腔闭式液体静压导轨的结构设计,基于液体静压支撑原理,分析确定了导轨的油膜厚度、油腔结构及尺寸、供油压力、节流器结构尺寸等关键结构参数。基于液阻理论,推导了整个系统的承载力和刚度计算公式,研究了供油压力与油膜厚度对导轨静态特性的影响规律,并分析出导轨最佳静态特性的油膜厚度范围,并通过实验对导轨理论刚度进行了验证。建立了单个油腔的流场模型,基于流体力学控制方程,利用计算流体力学数值仿真得到导轨油垫的速度场和压力场,分析油垫流场的分布规律;通过修改单一参数进行数值仿真研究了导轨的供油压力、油液粘度、封油边宽度、滑块运行速度、油腔形状等参数对油垫承载特性的影响规律,通过理论与仿真结果对比,验证了仿真结果的准确性。为了理解液体静压导轨受到动载荷时的振动特性,将油膜等效为带有刚度与阻尼的液体弹簧,建立了液体静压导轨系统的动力学模型,分析了在动载荷条件下供油压力、油膜厚度、封汕边宽度与油液粘度变化对导轨系统固有频率、动刚度、阻尼系数等动态特性的影响规律。基于FLUENT二次开发,采用动态铺层的动网格技术,将静压导轨动力学行为描述集成到UDF代码中,数值模拟了液体静压导轨不同动载荷条件下的动态位移响应,分析了载荷大小、供油压力、阻尼系数、载荷频率对系统振幅、过渡时间、油垫压力场的影响,揭示了导轨系统中的振动响应机理,通过实验验证了导轨系统的动态响应特性。