摘要：气体静压主轴广泛地应用于精密、超精密机床设备中,其核心零件的加工精度是主轴性能优劣的重要影响因素。本文以自主设计的气体静压止推轴承为例,分析了典型制造误差对轴承承载力及刚度等性能的影响,以误差分析结果为基础给出静止推板的设计精度。对于亚微米精度要求的静止推板,针对其装夹微变形问题,提出了变形误差补偿车削原理,即在机床上按吸附变形误差的反误差进行加工,使静止推板在去除真空吸附后的自由状态下能达到高的面形精度。对188 mm的静止推板圆环面进行了补偿加工实验,面形误差快速收敛到1μm以下,达到了高精度的加工要求。

摘要：采用有限差分法求解气体静压润滑的二维Reynolds方程，其静态特性规律显示减小节流孔径可以提高气体静压导轨刚度，但是减小了气膜最佳工作间隙，对节流面的面形精度提出了更高的要求．采用直径50μm的节流孔，在50mm×50mm的滑块上实现了50N／μm的最大刚度，并且试验结果与理论计算基本一致，从工程上验证了减小节流孔径实现高刚度的可行性．根据理论分析优化了导轨上滑块的节流孔的布局，设计了基于直径50μm节流孔的高刚度气体静压导轨；直径50μm节流孔对应的气膜工作间隙为5～7μm．采用光学加工的方法研制了基于光学材料（K9玻璃）的气体静压导轨，其良好的面形精度满足了小间隙气膜的润滑要求．

摘要：传统的液体静压支承设计计算方法是基于求解模型的简化得到的,其计算结果存在一定误差,并且部分关键物理参数是通过液体静压支承设计计算方法所难以获得的。而计算机数值仿真技术的引入弥补了上述理论设计方法的不足。采用理论计算和有限元仿真相结合的方法,对小孔节流闭式液体静压导轨的流场分布规律和纲承载特性进行了研究。首先,根据液体静压导轨设计参数求得无量纲承载能力系数理论曲线和无量纲油膜刚度理论曲线;接着,利用ANSYS/Fluent软件对液体静压导轨的流场分布规律和承载特性进行了仿真研究。研究结果表明:节流孔处液压油流动状态为紊流;压力在油腔区域比较均匀,沿封油面线性下降;无量纲承载能力系数曲线和无量纲油膜刚度曲线的理论值与仿真值变化趋势一致。

摘要：横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛,其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的"蝴蝶形",增加了控制难度,且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析,明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500^-400 V/mm之间,迟滞曲线回归一般的"柳叶"形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统,并进行了校正实验。结果表明,闭环校正后线性度得到明显提升,迟滞率可降低至1.8%。

摘要：为从原理上阐述同质材料反射系统的温度特性,并为光学系统设计提供依据。以热变形特征及其计算方法为基础,以光学系统焦点为研究对象,依次介绍单反射镜、共轴多反、离轴反射系统的温度特性,并建立了相应热差模型。仿真结果表明,离轴三反系统后焦距随温度的变化情况与对应镜筒的热变形量完全一致,其在较大温差范围内具有良好的成像质量。由温度变化引起的热离焦可被镜筒补偿,验证了理论模型的正确性,得出在均匀温度场条件下同质材料反射系统无热差的结论。因此,当光学系统尤其是热差效应明显的红外系统采用同质材料反射系统时具有良好的温度适应性。

摘要：针对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的高精稳健检测与评估这一工程难题,设计了一种基于高反射抑制效应的偏振检测系统,能够有效避免背景杂波干扰,提升复杂检测环境下的缺陷探测能力。系统基于Q-type非球面设计,其像差校正能力强,简化了系统结构,第7表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.371μm,第9表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.434μm,焦距为50 mm,F数为2,工作距离为300 mm。仿真结果表明,调制传递函数在奈奎斯特频率为144.93 lp/mm处优于0.42,满足成像质量要求;公差分析和2000次蒙特卡洛分析结果显示,在满足偏振检测系统成像质量条件下,公差范围合理,符合加工与装配条件。同时,基于斯托克斯矢量法提取高反射检测图像中的缺陷偏振态信息,实现斯托克斯矢量、偏振度和偏振角信息的高反射抑制重构,有效提升偏振检测图像对比度、凸显缺陷轮廓信息及形貌特征,对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的特征提取与表征分析具有重要意义。

摘要：针对基于强光元件高精度面形在位检测需求,开展了面形测量误差敏感因素仿真分析,进行了系统结构误差和温度误差对测量结果的影响研究,分析各类误差对测量面形误差的具体影响,设计并搭建在位检测系统,开展系统温度变化、系统重复性、系统稳定性等测量实验。研究结果表明:所建立的逆向哈特曼仿真检测模型可用于平面、球面、非球面、自由曲面等各类型被测面,各类影响因素对测量结果的影响主要体现在低频误差上,对高频误差的影响相对较小,搭建的在位检测系统6 h内测量面形误差PV值最大不超过68 nm(约λ/10),RMS值最大不超过15 nm(约λ/40)。