张珂，刘大鹏

(上海应用技术大学 机械工程学院，上海 201418)

气体轴承是一种使用气体作为润滑介质的滑动轴承，具有高精度，低摩擦， 长寿命和超高速等优点。球面气体轴承拥有3个坐标轴上的转动自由度，可以实现无扭矩的旋转。基于球面气体轴承制作的卫星模拟器可以在地面模拟出更加贴近真实的太空情况，是研究和分析卫星姿态动力学和空间控制技术的主导技术[1-4]。除了航空航天领域，工业领域同样离不开气体轴承技术：在机床行业中，要求机床主轴系统的承载能力和刚度能够进一步得到提升，以满足更大、更精的加工需求；在芯片制造行业，整个系统的定位控制需要限制在纳米级别以提高整个系统的定位精度，因此需要抑制气体轴承中的微小振动和气锤来提高其稳定性；在PCB加工行业，要求在保证加工精度和效率的同时尽量减少气体的消耗，以提高轴承运行的经济性[5-7]。因此，在设计阶段研究球面气体轴承的结构参数和工况参数对其工作特性的影响十分重要。

国内外学者基于静压气体轴承做了很多研究：文献[8]最早提出静压气体轴承的原理；文献[9]通过数值分析得到了环面节流静压气体球轴承的相似准则，即当其他参数不变时，不同球半径的2个球轴承的气膜流场相似；文献[10]利用数值分析方法发现带气腔的单节流孔静压球面气体轴承的稳定性取决于节流气腔的容积、供气压力和轴承的承载质量；文献[11]使用计算流体力学研究了带螺旋槽的球面轴承的结构参数对承载能力的影响，给出了槽宽比、槽深比、螺旋角的合理范围；……