气浮支承是超精密制造与测量、空间零重力模拟等高端装备运动系统的重要支承/导向部件,动刚度是衡量气浮支承抵抗动态扰动能力的核心指标。超精密装备对气浮支承的动刚度需求日益苛刻,如空间零重力模拟中需要气浮支承稳定浮起重达数吨且频繁加减速的航天器,超精密制造中需要气浮支承在工作台数g加速度冲击下保持稳定。对于上述数千/数万牛的静载荷和数百甚至千牛级动载荷,气浮支承结构的静、动态变形对支承特性的影响不可忽略。如何解析气浮支承中的流固耦合效应,如何增强气浮支承的动刚度,是气浮支承设计中的关键难题。本文面向国家重大工程需求,考虑气浮支承流固耦合效应,开展气浮支承动刚度建模和气锤振动解析研究,探索气浮支承的垂向动刚度和侧倾动刚度的增强方法,为超精密气浮支承的设计提供支撑。针对大负载特别是高动态载荷下气浮支承结构变形影响支承性能的问题,首先阐明了支承气膜的静/动刚度产生机制,建立了考虑结构变形的气浮支承流固耦合模型,采用动网格更新算法结合加速迭代算子实现耦合动力学方程的高精度快速迭代求解。引入分数阶导数模型来表征气浮支承的动力学特性,显著提升了气浮支承动刚度等效模型的表征精度,为气浮支承动刚度增强设计提供了基础。针对气浮支承气锤振动无法精准预测,制约气浮支承动刚度增强设计的难题,本文建立了考虑节流出口压强波动的气锤振动动力学模型,并引入气容、气感、气阻等概念对模型进行简化,通过数值仿真计算了气锤振动的发生过程,并分析了结构参数、工作条件对气锤振动的影响规律,总结了主导气锤振动产生的核心因素,归纳了动刚度增强设计的约束条件,为气浮支承动刚度增强设计提供了有力支撑。基于上述理论方法,针对高速高精运动台、超精密铣削等加工装备中气浮支承垂向动刚度不足的问题,提出了一种基于气膜形状补偿的垂向动刚度增强方法,通过加入阵列式压电主动结构改变气膜形状,改变气膜内的压强分布,最终实现气浮支承的垂向动刚度增强,并对压电阵列进行排布优化以提升其动态性能。最后搭建动静态实验台,测试表明气浮支承动刚度得到了显著提升。针对超精密测量、空间零重力模拟装备中存在的气浮支承侧倾刚度不足的问题,本文推导了侧倾振动下的气浮支承稳态、非稳态气膜润滑力学模型,建立了非稳态气膜侧倾振动计算模型,解析了气浮支承侧倾振动规律,提出了抑制气浮支承侧倾振动的方法,并通过结构优化提升了气浮支承的侧倾动刚度,并实验验证了本文中气浮支承侧倾振动计算方法的准确性。