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近年来为了提高生产效率,球磨机型号不断扩大,并经常处于连续低速重载这样十分恶劣的工作环境,静压轴承的性能直接影响到球磨机安全性。因此研究静压轴承的承载性能、功率损耗和静压轴承的优化设计对保证球磨机的安全性、提高生产效率和经济性能具有重要意义。本文结合国家自然科学基金项目(51265020),通过对静压轴承油膜的研究,讨论分析了油腔形状及其结构参数对静压轴承承载性能和功率损耗的影响规律,并做了静压轴承的试验测试,最后对静压轴承的结构参数进行了优化设计。主要研究工作和结论如下:介绍大型球磨机静压轴承的结构特点与材质,并总结了静压轴承性能的影响因素。通过利用CFD仿真技术分析油腔形状、油腔包角、油腔宽和油腔偏位角对静压轴承承载能力、液压功耗及压力场的影响,为验证仿真方法的准确性,进行试验静压轴承的测试。结果表明油腔结构参数对静压轴承的性能有较大影响,并且试验结果证明仿真方法的准确性。提出构建静压轴承油膜代理模型的方法。通过使用优化的拉丁超立方设计试验方案,分别采用RSM方法、Kriging方法和RBF方法建立代理模型,并对三种代理模型做了精度检验和对比分析。结果表明RBF模型更适合做为静压轴承油膜的代理模型,为下一步静压轴承的结构优化打下基础。对大型球磨机静压轴承结构进行了优化设计。在满足轴承工作载荷的要求下,基于RBF代理模型分别应用MIGA优化算法对轴承进行单目标优化和MOPSO优化算法对轴承进行多目标优化,并通过应用基于灰色关联度的TOPSIS方法选取Pareto解集最优妥协解。最后将优化后的结果与原始设计进行对比分析。结果表明单目标优化设计只能使得轴承的一个目标优于原始设计,而多目标优化设计的静压轴承相比单目标优化设计和原始设计的静压轴承性能更好,不但可以承受更多的工作介质重量,而且有效降低了轴承的功率损耗。本文通过对大型球磨机静压轴承油膜进行CFD仿真计算,得到了静压轴承的承载力、功率损耗及油膜的压力分布规律,并基于代理模型对静压轴承结构进行了优化设计,对提高大型球磨机的安全性、生产效率和节约能耗具有重要意义。