空气静压轴承因其特有的低摩擦,高精密和洁净无污染等优点被广泛应用在半导体制造、超精密测试设备和高精密加工机床等设备领域中。目前,对空气静压轴承的研制重点是研究空气静压轴承的静承载力和静刚度等特性。例如,通过求解传统气膜流动下的纳维斯托克斯方程,得到满足工程要求的结构参数和工作条件。然而在实际工作过程中,随着气膜厚度的不断减小与零件精度要求的不断提高,空气静压轴承内部气膜在微尺度下的流动形式将呈现从层流流动向滑移流流动过渡的趋向,这时气膜内部的压力分布会具有显著的温度敏感性,这将严重限制轴承系统的承载能力和刚度等特性。使得空气静压轴承的自激微振动现象成为制约着轴承进一步提升和发展的重要问题。本文主要研究内容如下:(1)基于气体润滑原理与稀薄气体动力学,导入边界滑移理论和温度热耦合的概念,构建空气静压轴承温度热耦合模型。采用有限元分析软件,研究分析在理想条件下,空气静压轴承气膜内部气体流动特性和压力分布情况。阐明了空气静压轴承气膜中气体流场和热传导特性,且列出了对应的控制方程,明确指出引起气膜自激微振动现象的形成原因与气旋现象和涡量之间的关系;(2)研究分析在温度热耦合条件下,空气静压轴承承载特性和自激微振动现象。采用Ansys Workbench中Fluent模块和Static Structural模块先后分别对该模型中的流体域与固体域进行初始化设置。获得了气膜内气旋的产生与扩散和涡脱发展的瞬态过程,从动态角度揭示了空气静压轴承气膜内部自激微振动的产生缘由。而后,在Static Structural模块中改变环境温度,得到空气静压轴承在不同温度下的微小变形。进一步研究在受温度的影响下,气膜变形后形成的气旋强度、移动速度和运动轨迹对空气静压轴承静动态特性和气膜内部自激微振动现象的影响;最后对比得到不同工作温度和工作环境对气膜微振动强度的作用效果和影响规律;(3)设计并搭建了对空气静压轴承微振动测试的实验平台,采用实验的方法证实了理论推导与数值分析结果的准确性与可靠性,并与实验测得结果进行分析校对,总结引起误差的原因。同时观测了不同的环境温度和不同方位下气膜内自激微振动的幅频特性和固有频率,研究和证实了气膜内气旋的发展与轴承微幅自激振动的影响关系。为以后在轴承结构设计与研究分析提供理论方法和研究经验,对高精密仪器加工精度的提高起到一定的指导作用。