气体轴承具有转速高、精度高、低摩擦、工作范围广等优点。因此,在航空航天、精密仪器、医疗器械等领域得到了广泛的应用。轴承-转子系统作为旋转机械的核心部件,其运行稳定性决定了设备能否正常工作。在高速运行状态下,气体轴承-转子系统具有极强的非线性特性,其中气膜力具有极强的非线性特征,是引起轴承-转子系统失稳的重要因素。因此,有必要研究轴承的动态特性,提高系统的运行稳定性。本文主要开展了以下研究:(1)阐明了气体轴承的结构形式以及气体轴承工作的基本原理,介绍了本文实验对象球面动静压气体轴承特点;分析了轴承-转子系统气膜失稳机理,阐述了基于转子振动图谱分析的系统稳定性分析方法;研究了基于转子振动数据求解轴承动态特性系数的计算方法,并编制了Matlab程序计算轴承瞬态动态特性系数。(2)搭建了气体轴承-转子系统实验台,选用了合适的测试实验设备用;进行了轴承瞬态动态特性测试分析实验,研究了气体轴承动态特性系数计算所需数据的采集、处理和转化方法。(3)以图谱分析方法分析了动静压气体轴承稳定性,得到了升速过程中转子的振动特性;计算了转子振动偏心量、轴承瞬态动态特性系数,分析了轴承-转子系统稳定变化期间轴承动态特性系数与偏心量的瞬态变化关系,分析了轴承-转子系统的失稳力学机理;研究了偏心量、转速、供气压力等运行参数对轴承动态特性系数的影响规律。(4)研究了轴承-转子系统的稳定性控制原理,基于稳定性控制原理和调频耦合技术,提出了轴承-转子系统的稳定性控制方法,优化轴承动态特性;进行了动静压气体轴承运行稳定性控制实验研究,验证了稳定性控制方法的有效性。