随着航天技术、微电子技术和精密加工等学科的发展,对于产品精度的要求越来越高。空气静压轴承以其高精度、低摩擦、无污染的特点广泛应用于航空航天、食品医药以及高精密机床和测量仪器等领域中。特别在航天器地面仿真实验系统中,为了完全模拟太空中无摩擦的失重环境,平面空气静压止推轴承作为主要的支承部件承担着整个气浮台及其相关设备的重量。因而,提高空气静压轴承的承载能力,优化轴承节流器的节流作用,就成了气体静压润滑理论研究和空气轴承设计的重要内容。传统的空气静压止推轴承多采用节流孔供气的方法,这也是研究起步最早、目前理论分析和实验研究较多的一种节流器形式。在已有的研究成果中,国内外学者在设计和选择时多采用经验公式和工程方法,对节流孔的节流类型分为小孔节流方式和环面节流方式两种。随着进口效应和激波假设的提出,在传统的空气静压轴承设计理论中广泛采用的“两块式流动假设”(即:第一部分为供气孔中等熵流动,第二部分为间隙气膜内完全发展的等温层流)已明显不能满足当代研究和应用中对空气静压轴承在精确度和准确性方面的要求。如何准确描述轴承在工作时随着节流孔处结构参数不同轴承节流器表现出来的不同节流类型,在现有条件下从改进节流效果入手,而非单纯依靠提高供气压力或者追求小气膜厚度来提高小孔节流空气静压轴承的承载能力,这不仅从本质上完善和充实了空气轴承设计理论,充分利用了轴承自身所具备的承载力提升空间,也减小了对外界能源的消耗和在追求加工精度方面需要的额外投入。在广泛调研国内外关于小孔节流空气静压止推轴承研究成果的基础上,本文从流体润滑理论出发,根据供气孔处结构参数之间的相互关系和制约条件,全面考虑各流域可能出现的流动状态和可能造成的节流作用,遵循可压缩雷诺方程的推导结果对空气静压止推轴承的工作气膜进行数学建模,将可压缩雷诺气体润滑方程与边界条件联立求解得到轴承气膜中的压力分布,进而求解轴承的承载力并得出相应的结论。在理论分析的基础上,本文以多孔供气小孔节流空气静压止推轴承为例,研究不同节流类型下具体参数对轴承承载能力的影响规律。分别研究轴承在静态承载、发生倾侧以及受到外界干扰作用时,各典型节流类型轴承在承载性能上表现出来的特点,这样以来就可以根据不同的使用需要选择适当的节流类型,并得到各节流类型下相应的优化参数。本文最后通过搭建实验台,将静态实验、倾侧实验和动态实验三部分的实测值与理论分析和数值计算的结果相比较,证明本文中模型建立和研究结果真实可靠。本文的研究结论使静压润滑理论在空气轴承设计方面得到了丰富和完善,并为实际生产过程中空气静压止推轴承的选择和应用提供了一套完整的选型方法。