气体轴承是高速气动涡轮的重要部件,其支撑刚度和运动稳定性对汽车覆盖件喷涂质量有重要影响。目前,高速气动涡轮均采用小孔节流式气体轴承,使用过程中存在刚度小、稳定性差等问题。本论文结合天津市科技攻关课题的研究任务,重点研究多孔质材料制成工艺、以及基于多孔质材料的高速气体轴承结构设计与试验方法,拟在提升高速气动涡轮装置的综合性能。主要研究工作如下:在研究多孔质气体轴承的压力分布时,基于流体在多孔材料内部流动的一维分析,建立了气体在径向轴承间隙中的压力分布数学模型。在数学模型求解过程中,使用牛顿迭代法对压力分布方程进行求解,采用中心差分法对求解方程进行离散,并利用MATLAB软件编写了一套求解算法。在求解过程中发现本文建立的数学模型在求解气压分布方程中具有简单方便、计算速度快等特点,求解算法具有时间短、精度高等优点。在对多孔质径向气体轴承的性能进行研究时,基于传统等厚度多孔质气体轴承结构,提出了在多孔材料外侧进行开槽的设计方法,并对单槽和双槽两种结构气体轴承进行了数值仿真和性能对比。针对工作时轴承转子发生倾斜的状况,基于单槽和双槽的压力分布方程,仿真分析了两种结构轴承气膜的支撑刚度、力矩等特性,并分析了气膜厚度、开槽宽度等因素对轴承静态性能的影响。为了对理论分析结果进行验证,基于气体轴承承载与气膜厚度的关系,设计了多孔质气体径向轴承承载测试系统,实验测试系统中包括轴承气膜厚度测试系统、力控制系统等。通过对等厚度、单槽和双槽结构多孔质石墨气体径向轴承的测试实验,得到了双槽结构多孔质石墨气体径向轴承具有更高的承载能力和刚度的实验结果,验证了理论结果双槽结构具有更高承载能力和刚度的正确性。