本文结合气体轴承和磁轴承各自工作的优点,取长补短,提出了一种新型结构的气磁轴承支承系统。通过合理设计对称的气磁轴承结构,使气悬浮和磁悬浮的合力共同作用到主轴的同一个轴截面上,从而简化了主轴支撑系统的承载设计,有利于轴承系统的选配与承载控制。论文围绕该轴承系统重点进行了静态性能和动态性能的分析研究,具体研究内容如下:(1)将气、磁两种轴承支承结构通过合理的结构布置和融合,使轴承两种承载的合力可以作用到同一主轴轴截面上,简化了轴承系统的选配设计难度。论文阐述了该气磁轴承的工作原理,并介绍了轴承系统中径向气磁悬浮轴承和轴向气磁悬浮轴承的具体结构,给出气磁轴承的节流器数目、轴承长度、磁极数等主要结构的参数。(2)通过对气体轴承的气体流速、节流器流量、压力分布进行理论分析,得出气磁轴承气体支承部分的静承载能力;通过对电磁轴承的磁拉力进行理论分析,得到电磁轴承承载的差动控制模型。最后将气、磁力进行整合推出气磁轴承的总承载性能。进而利用CFX软件分析不同厚度气膜的静态承载性能,包括偏心率、供气压力对型度和承载力的影响,确定承载性能最佳的气膜工作参数。通过Ansoft Maxwell软件分析不同参数下磁悬浮支承部分的磁感应强度分布,确定轴承磁悬浮部分最佳承载性能下的线圈工作参数。最后将气、磁两部分支承作用的结果以压力形式叠加作用到主轴上进行多物理作用耦合,得到在气体压力范围给定工况下主轴变形量随着偏心率、电流和压力增加而变化的规律。研究表明在气磁轴承作用下主轴将受到复杂的拉压应力作用,这可能会影响到主轴的工作寿命。(3)对气磁悬浮轴承动力学模型进行理论推导,建立了气磁悬浮轴承主轴系统的动力学模型。针对轴承高速运转产生的涡动影响开展研究,分析了主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼与转速和偏心率之间的关系,研究表明轴承在高速运转时气体轴承的主阻尼可以忽略不计。最后分析了转子在自由模态下和施加约束模态下的固有频率与临界转速,结果表明本论文设计的气磁悬浮轴承能够满足高速工作要求。