精密机床及测量仪器是工业生产的关键,在精密加工及测量、航空航天等领域得到了广泛的应用,气体静压主轴是其中的关键部件。目前,我国对气体静压主轴的生产仍未能达到批量化,限制了精密机床和测量仪器的发展。本文主要研究气体静压主轴径向轴系配合间隙,基于全局尺寸进行轴承与转子配合的公差设计,研究了皮肤模型下气体静压轴承的性能并进行了相关的实验分析。在气体静压轴承—转子结构分析的基础上,采用圆柱体全局尺寸分析轴系的径向配合间隙。通过轴承、转子配合影响因素分析可知,轴承、转子(孔和轴)配合不仅受尺寸偏差的影响,而且还包括圆度、圆柱度和垂直度误差等几何误差的影响。采用包含尺寸偏差和几何误差的尺寸链分析轴承和转子的配合以及基于全局尺寸的轴系配合,通过蒙特卡洛方法模拟仿真轴承和转子全局尺寸分布下轴系配合的径向间隙。通过轴系配合分析,确定轴系配合尺寸公差和几何公差的取值,采用遗传算法,以成本—公差函数分析轴承和转子的配合,将公差取值分配给轴承和转子的圆度、圆柱度和垂直度误差。通过对圆柱体截面数据的仿真,在UG中建立气体静压主轴轴承和转子配合圆柱面的皮肤模型(包括多孔质气体静压主轴和小孔节流气体静压主轴),将所建立轴系装配模型在ANSYSWorkbench进行处理,得到轴承性能仿真所需的物理模型,并计算其承载力。在模块化主轴性能试验台上对小孔节流气体静压轴承的承载力进行实验,并与理想情况下和皮肤模型下轴承的性能进行对比分析。结合理论研究与仿真结果,给出气体静压径向轴系公差设计方法的流程,通过对皮肤模型下轴承性能的仿真,为基于全局尺寸的气体静压主轴径向气膜厚度的设计奠定了基础。