三维精密测量技术是二十世纪六十年代后期发展起来的一种技术,一方面是由于产品质量要求的不断提高和复杂型面加工技术的发展都要求有高效、可靠的测量装备与之配合,另一方面也受益于电子技术、计算机技术以及精密加工技术的发展为其提供了技术基础。本文针对三维精密测量的工程应用要求,以课题组二维龙门式精密气浮平台为研究对象,围绕气浮平台的静力学特性、动态特性和运动精度,设计出一台具有运动精度高、刚度好、行程范围大以及适用性广等性能特点的三维精密测量气浮平台,并对设计的气浮平台静动态特性进行深入分析。具体主要包括以下几方面内容：首先,从静力学角度对气浮导轨气膜刚度进行了研究。综合理论计算、仿真分析以及实验测试对影响气浮导轨气膜刚度的相关因素进行了深入研究。同时,由于直线度误差会导致气浮导轨不同位置的气膜刚度存在差异性,故对不同气压下气浮导轨的直线度进行了实验研究,并获得导轨直线度随供气压力的变化规律。其次,通过对二维定龙门式气浮平台整体动态特性的仿真分析,发现最易发生共振并产生较大振幅的是横梁部位。根据对该部位的固有频率实验测试得到其频率-幅值曲线,为三维精密测量气浮平台的相关设计提供依据。另外,从运动学的角度对气浮导轨的定位精度及重复定位精度进行实验研究,分析了供气压力对气浮导轨定位精度以及重复定位精度的影响规律。在以上研究的基础上,根据三维精密测量的要求确定气浮平台的技术参数与结构尺寸参数,完成气浮平台的总体设计。在伺服进给方式确定后,对各运动轴的伺服进给系统进行了选型计算。在保证气浮平台运动精度的前提下,根据不同运动速度下气膜面压力分布情况,确定了运动轴的运动速度范围。最后,对设计的三维精密测量气浮平台静动态特性进行了分析。通过在对横梁挠度理论研究的基础上,进一步对平台进行有限元仿真分析,获得结构变形以及应力分布等情况,并提出对横梁结构的改进方法。动态特性方面,本文对气浮平台进行模态分析以及谐响应分析,研究固有频率分布和对应的振型以及在外界谐响应载荷激励下的动态响应特性。通过提出增大结构阻尼和加大结构刚度等改进措施避免产生共振,确保三维测量的测量精度和可靠性。