鉴于传统卧式大型静平衡仪的检测精度低，检测方法繁琐等缺点，本文提出了高精度巨型转子静平衡仪的构想。静平衡仪的核心元件是球面摩擦副，其流动特性对静平衡仪的设计和检测精度有很重要的影响。本文对大型转子静平衡仪的球面摩擦副进行研究，为高精度大型转子静平衡仪的设计和静平衡检测提供了理论基础。首先，本文对大型转子静平衡仪球面摩擦副的静态特性进行了研究，运用球坐标系下的纳维—斯托克斯方程组推导出静压支承球面摩擦副油膜支承反力的求解方程，同时对静压支承球面摩擦副油膜支承特性和油膜刚度进行分析，研究了毛细管节流器、球面副结构参数对支承特性和油膜刚度的影响。其次，本文分析了球面摩擦副的失效形式，其中包括磨损失效、泄漏失效和温升失效，然后提出了相应的设计策略，选择了球面摩擦副的材料，给出了油膜厚度、无因次压力比和密封带的尺寸。接着，本文设计了一种新型球面摩擦副—柱面-球面摩擦副的结构，并分析了柱面—球面摩擦副的静态特性，然后对柱面-球面摩擦副与面接触球面摩擦副分别从承载能力、摩擦性能和机加工工艺进行比较，得出了柱面-球面摩擦副的各项性能要优于面接触球面摩擦副的结论。最后，应用相似性原理，搭建了开展静平衡仪球面副摩擦机理研究的实验装置，完成了测量系统的设计，同时设计了静平衡仪的摩擦力矩、灵敏度和分辨率实验，对理论分析进行了实验验证。