气浮轴承因其高精度、低摩擦、有效隔离振动和清洁无污染等优势而成为超精密制造设备中的重要支承元件,广泛应用于光刻机、三坐标测量机等超精密设备领域。但随着超精密制造设备的运动速度的不断提高及加工定位精度向纳米级趋近,气浮轴承的微振动现象制约着轴承进一步提升。因此研究既能保证轴承承载能力又能削弱轴承微振动强度的节流结构,对提高气浮轴承运动精度有着重要意义。本文主要研究内容如下:1)首先,基于气体润滑基本理论,推导了轴承气膜流体处于稳态时气膜内部压力分布的控制方程,并在此基础上引入了扰动条件,推导了气膜在扰动特性下的非线性动态微分方程,并采用CFD动网格建模方法建立了气浮轴承的扰动计算模型。结合冲击射流理论阐述了气浮轴承的微振动机理,明确指出了气膜微振动现象与气旋运动现象之间的关系。2)为削弱轴承的微振动强度,提出了均压腔内凸起结构的气浮轴承的节流结构。采用k-ε湍流模型和大涡模拟模型对气浮轴承气膜流场进行了数值模拟计算,对比分析了节流孔出口圆角节流结构和均压腔内凸起节流结构对承载性能、气膜内部流场的压力波动、速度变化和涡量分布的影响。发现两种节流结构能在保持有腔小孔节流承载特性较好的优点下,减小气膜内湍流运动的紊乱程度,即两种节流结构能在不影响轴承承载性能的条件下抑制轴承的微振动。3)设计并搭建了气浮轴承微振动测试的实验平台,通过实验证实了理论推导与数值分析结果的准确性与可靠性。观测了节流孔圆角节流结构和均压腔内凸起节流结构在不同压力下气膜内微振动的幅频特性,研究证实了均压腔内凸起节流结构能更有效的削弱轴承微振动强度,提升气浮轴承在工作时的稳定性能。