气动技术是一种以压缩空气为工作介质传递能量和信号的工程技术。气缸作为气动系统中最常见的执行机构,摩擦力会导致气缸性能严重下降,给气动系统带来安全问题。综合气缸发展,无摩擦气缸已经成为气缸研究的新方向。本课题将低摩擦气缸与气浮轴承结合,利用静压气浮原理降低摩擦力,使其能够应用于高精度的输出力响应控制场合。以静压气浮原理为基础,对气浮式无摩擦气缸展开研究,本文主要内容如下:（1）提出一种新型双作用气浮气缸结构,主要包括活塞-活塞杆组件和气缸体,活塞-活塞杆组件两端由静压气浮原理设计的气浮轴承支撑。利用单向流固耦合模块对气浮缸筒-活塞进行结构变形仿真分析,并基于仿真结果给予改进措施。（2）为检测双作用气浮气缸有无摩擦,设计了一种气浮气缸的摩擦检测装置,该装置通过固定活塞-活塞杆组件实现对缸筒的一次性全行程的检测,并提出时间和电信号两种检测方法。对设计的摩擦检测装置进行简化,并采用静力学仿真分析,仿真结果表明核心零件满足装置的强度与刚度要求。（3）基于摩擦检测装置的被测对象-双作用气浮气缸,以三排六孔式分布的活塞为例,建立气浮气缸一维静态特性模型,分别得到活塞-缸筒间隙气体压力分布、泄漏流量和活塞径向承载力的数学模型;以气体泄漏量小和活塞径向承载力大为目标,采用一种基于非支配排序遗传算法的气缸多目标优化设计方法,并得到最优的Pareto解集,实现了气缸结构参数的匹配优化。（4）以气缸优化的匹配结构参数为参考,基于Fluent仿真分析了无偏心气膜的压力分布,与理论计算压力分布基本吻合,证明了其计算结果在一定范围内真实可靠;为得到更好的静压气体润滑效果,对气浮影响因素展开分析,主要分析了偏心量、节流孔直径、平均气膜厚度、供气压力四个参数对活塞径向承载力的影响,并结合小孔节流和薄层流动原理进行解释说明;以活塞-活塞杆组件在缸筒中正常运动为前提,基于Fluent仿真结果,选择具体实施例,分析三种不同工况下的活塞-活塞杆组件运动,结合仿真结果并计算得到相应工况下的最低供气压力值或外加负载的范围。