覆盖件涂装是汽车制造过程中的关键工艺环节，目前，国内所用涂装工艺关键装备仍依靠国外引进，有关提高汽车覆盖件喷涂自动化程度和质量控制技术的研究，具有重要的理论和工程应用价值。本博士论文紧密结合东风汽车公司金属漆全仿形自动静电喷涂机开发，围绕静电喷涂涂料雾化机理、高速气浮涡轮设计、喷涂工艺参数优化和轨迹规划等关键技术，开展了深入的研究工作，取得如下创新性研究成果：根据流体连续性和运动方程，建立了静电喷涂涂料在高速离心旋杯内运动的数学模型，分析了涂料颗粒离心运动规律，阐述了静电和离心雾化机理及其影响因素；在此基础上，构建了离心力作用下涂料各组分漆液分离模型，并根据仿真结果，研制新型离心旋杯；搭建了离心旋杯雾化试验装置，验证了理论仿真结果。基于传统高速气浮涡轮结构特点，研制了新型高速气浮涡轮样机，该样机采用三个径向支承气浮轴承，光纤传感器检测转子速度，非常有效地提高了转子的支承刚度和运动稳定性，并已在国内汽车制造企业获得良好应用。通过高速气浮涡轮径向和轴向支撑气浮轴承的承载力建模与仿真，研究了气浮喷漆涡轮静压刚度与节流孔孔径及轴颈轴套间隙的内在关系，提出了基于刚度分析的高速喷涂用涡轮气浮轴承结构优化设计方法，该方法可有效地提气浮式轴承式喷涂用涡轮系统的静刚度。结合样机开发和试验，形成了一套完整的转子动平衡、装配工艺与性能评估规范。设计了五自由度金属漆全仿形静电喷涂系统，并成功应用于车身喷涂生产。解决了如下关键技术问题：基于西门子SCOUT软件生成的插补曲线，建立了自动喷涂顶喷机各运动轴运行速度与输送链速度之间关系的数学模型；基于自动喷涂流程，提出了分布式控制系统总体设计方案，以及控制系统硬件配置和通信关系；建立了喷涂系统各自由度运动速度与喷雾叠幅之间的关系，为轨迹规划提供了理论基础。