主轴是机床中的核心部件，如何合理的选择和设计主轴的结构，是机床和主轴制造商所面临的重要问题之一。与传统的滚动轴承主轴和液体润滑主轴相比，气体主轴具有低发热量、低摩擦、低磨损、低噪音、无污染、高精度等优点，气体轴承技术已被广泛地用于精密机床、半导体硅片加工设备、高速电机，以及高精度测量系统。　　 气体轴承的承载力和刚度是气体轴承的基本特性参数，本文着重研究静压气体轴承的承载力和刚度等特性参数的数值计算方法。针对传统的静压气体轴承压力分布的算法效率较低或收敛性较差等问题，提出了一类改进的有限差分计算方法。详细地推导了静压径向气体轴承和静压止推气体轴承雷诺方程的有限差分算法求解过程，根据流量平衡原理，提出了一种新型变步长逐步逼近迭代算法，用于修正迭代过程中的供气口出口压力，提高算法的效率和收敛性。基于MATLAB工具，开发了通用的静压径向气体轴承和静压平面止推气体轴承设计分析软件。分析了轴承的平均间隙、节流孔直径以及供气压力对轴承承载力和刚度的影响。分析了气体轴承动压效应的形成机理，研究了气体轴承的动压效应对轴承的偏位角、耗气量、承载力以及刚度等特性参数的影响。算例结果表明：所提出的改进有限差分法计算效率高，稳定性好，收敛快；对于小间隙气膜，此方法仍然有效并快速收敛。　　 最后讨论了现有气体主轴的轴承结构布置形式的优缺点，完成了硅片超精密磨削空气电主轴的方案设计，并计算了所设计的硅片超精密磨削空气电主轴的承载力和刚度。