气体轴承是一门飞速发展的新技术,具有无污染、摩擦阻力小等优点,是一种完全利用气体作为润滑介质的新型轴承。螺旋槽动压径向气体轴承具有结构简单、不需要外部供气、摩擦力小、噪声小等优点,但在运行时稳定性较差,易发生失稳,承载性能差,限制了动压气体轴承的使用。为了提高承载性能,提高螺旋槽动压气体轴承在高速运行时的稳定性,需要研究螺旋槽动压径向气体轴承气膜流场动态特性,优化结构参数,改善动态特性,提高稳定性。本文以一种混合式动压气体轴承为研究对象,使用有限差分法、有限元法分别计算了混合式动压气体轴承的稳态承载力和动态特性。本文主要研究内容有:(1)建立了混合式动压气体轴承径向面与侧面的气膜压力Reynolds方程,使用有限差分法构建气膜压力分布的有限差分耦合计算方法,使用MATLAB编程计算了轴承的气膜压力、气膜厚度和径向承载力,研究了结构参数对径向承载力的影响规律,以最大径向承载力为目标优化了结构参数,并分析对比了不同转速条件下混合式轴承与径向式轴承的径向承载力变化规律。结果表明,侧面槽数和螺旋角对混合式轴承的径向承载力影响较大,混合式轴承在高速时的径向承载力大于径向式轴承。(2)建立了混合式动压气体轴承气膜的有限元模型,计算了不同转速时混合式轴承与径向式轴承轴向压力分布、径向面最外侧气膜压力值,对比有限差分法与有限元法计算结果,分析了轴向与径向耦合效应;理论计算了在不同转速时两种轴承的动态特性系数变化,仿真轴心轨迹,分析了两种轴承转子系统受不同冲击载荷时径向稳定性变化规律,分析了两种轴承受轴向承载时轴向气膜力的变化规律。结果表明,有限差分法与有限元法的计算结果整体趋势一致,混合式轴承在高速时性能强于径向式轴承,混合式轴承在高速时对单向阶跃力、单向矩形力、双向矩形力的抗冲击能力较强,但稳定性较差。(3)阐述了混合式动压气体轴承的试验原理,建立了动态特性和稳定性测试试验台及详细的试验步骤,通过数据处理分析和对比,验证了理论计算方法的正确性。