近年来，随着微电子技术、信息技术等新兴科技的发展，世界各国在精密超精密加工领域都进行了大量的研究并取得大量的成果。精密超精密机床是实现精密超精密加工的首要基础条件，作为精密超精密机床加工的核心部件，空气静压导轨具有高精度、无摩擦、低污染等特点，在超精密机床的加工过程中，空气静压导轨的运动精度通过刀架会直接传递给加工工件，其性能很大程度上决定了机床的加工精度，因此对空气静压导轨的静动态性能提出了越来越高的要求，对精密空气静压导轨的结构设计、性能设计等多方面的关键技术也提出了新的挑战。　　空气静压导轨的工作原理与气浮静压轴承相同。将具有一定压力的气体，经节流孔流入导轨面上的气腔，即可形成承载气膜，使导轨面之间处于纯气体摩擦状态。空气静压导轨的气膜间隙比较小，往往处于微米甚至更小的量级，根据流体流动润滑的尺度划分，导轨内气膜的流动属于1μm～1mm的微尺度研究范畴。在微尺度下由于空气本身的压缩性及不稳定性，气体流动与宏观尺度的流动有很大的区别，微尺度效应是微尺度气体流动的一个重要特性，因此有必要分析微尺度下气体的流动特性及其对空气静压导轨静动态性能的影响。空气静压导轨的振动是制约精密超精密机床运动精度的重要因素，传统情况下对于空气静压导轨的振动研究基本是基于宏观尺度的气体流动机理，而忽略了微尺度下的气膜流动特性发生的变化，因此研究微尺度下气膜流动特性对导轨振动特性的影响将更有效的指导如何提高精密超精密的加工精度。针对以上问题，本文采用理论分析结合试验验证的方法，对空气静压导轨的静动态特性进行了创新性研究，研究内容包括以下几方面:　　(1)基于传统的雷诺方程及气体润滑理论，将微尺度下气体的速度滑移边界模型、体现稀薄效应的流量因子Q模型和气体的有效黏度模型引入到N-S(Navier-Stokes)方程中，建立适合描述微尺度下气体流态的数学模型，对传统的雷诺方程进行了修正;　　(2)根据二阶偏微分方程的数学计算方法，提出了适合求解修正后的雷诺方程的数学解决方案，确定了与流体实际流动相结合的边界条件，结合松弛迭代方法及相应的收敛准则，求解考虑不同微尺度因子时气膜压力的分布情况。在此基础上，对导轨的承载力、气膜刚度进行了计算，研究了不同微尺度因子之间的耦合效应对导轨静态性能的影响;基于导轨刚度检测试验，实现了不同气膜间隙下的气膜刚度测量，进一步验证了理论分析结果的正确性;　　(3)根据空气静压导轨的结构特点、实际工况，建立了空气静压导轨的有限元模型;采用弹簧-阻尼单元模拟考虑不同微尺度因子时气膜的流动特性，通过有限元软件ANSYS对运动溜板进行了模态分析和谐响应分析，得到溜板的固有频率及响应位移与激励频率的关系;搭建了导轨模态检测实验台，采用模态锤击方法确定导轨运动溜板的固有频率，来验证仿真分析结果的准确性;　　(4)基于空气静压导轨的动力学分析，建立了导轨运动溜板的二自由度振动方程;将考虑不同微尺度因子时的气膜赋予弹簧-阻尼单元，采用MATLAB进行求解获得溜板的振动信号，运用时域图、频谱图及振动信号参数辨识对振动信号进行分析，实现微尺度下空气静压导轨振动特性的流-固耦合分析;通过导轨的振动检测试验验证仿真结果对导轨振动性能影响的正确性。