旋转机械在世界制造业的应用非常广泛。其中,大型的转子系统主要应用在一些大型的机器设备中,例如航空发动机、空气压缩机等;但是,在一些精密的行业中就需要小型或者微型的旋转机械进行工作,例如仪表器械、医疗系统等;与此同时,小型旋转机械对工作运行的稳定性和便捷性的要求就比较高。轴承是旋转机械系统中必不可少的支撑部件。轴承工作性能的优劣程度将直接影响到转子系统的工作运行状态。现在机器中所使用的轴承大多是普通的滚动轴承和滑动轴承,其优势是结构简单、应用方便等;其劣势是工作稳定性不高;目前一些新型轴承陆续被开发,例如空气轴承、磁悬浮轴承等,但是具有结构复杂,受材料限制等缺点;其中超声轴承可以很好的避免这些劣势,成为了国内外学者研究开发的主要对象;但是由于其气体悬浮力不是很大,所以目前主要将其应用在小型转子系统上。而本文也是从这个角度出发,对超声轴承的工作机理进行深入研究。本文具体研究内容如下:（1）设计了一种新型的超声挤压轴承,其主要部件有压电超声换能器和转子轴套。其中压电超声换能器是由压电陶瓷粘连在金属铝薄壁圆筒上组成的。主要工作原理是基于近场超声悬浮机理,利用压电陶瓷的逆压电效应带动金属铝薄壁圆筒发生反复挤压的形变,在圆筒与轴套之间极小的空气间隙内产生气体挤压膜,产生气膜悬浮力,将转子系统悬浮起来,从而减少摩擦和振动。（2）对压电超声换能器进行模态分析,确定其谐振频率;根据超声悬浮气体机理确立了雷诺方程;利用有限差分方法对该方程进行数值求解,得出超声轴承的气体挤压膜悬浮力;并且分析了不同参数对气体挤压膜悬浮力压强大小的影响,得出结论。（3）探究了当超声轴承承载力小于转子负载时的工作状态。由于当转子负载大于轴承的承载力时,此时轴套外表面会与薄壁内表面发生局部接触摩擦,即转静子之间存在气体挤压膜悬浮力和表面接触力,也就是混合摩擦状态。对超声轴承处于混合摩擦状态时的转子系统进行力学建模和求解,得出其系统动力学响应曲线,并且分析了不同参数对其工作状态的影响规律。（4）当超声轴承处于混合摩擦时,转静子之间存在局部摩擦,所以要对其进行热场分析。研究了超声轴承在不同的转子负载情况下的热场分布情况。而且在每种负载中,对其转子系统进行受力分析,推导出了转静子之间的表面接触力的数值。结合超声悬浮气膜力,进而综合考虑超声轴承在混合摩擦工作下的局部摩擦生热情况;又对其在低速、中速、高速三种不同转子转速频率下进行充分讨论;改变超声轴承的影响参数,探究其对超声轴承处于混合摩擦状态时的热场变化。（5）设计了超声轴承-转子系统实验台,对其动力学响应和生热情况进行实验验证。采用单一变量原则,进行实验操作;最终得出了超声轴承-转子系统在不同影响参数下的动力学响应结果以及热场分布情况,进一步对理论仿真结果进行验证,揭示了超声轴承在混合摩擦状态下的工作机理。