大型高精度双轴气浮转台是测绘相机内方位元素标定的关键设备，具有负载质量大、定位精度超高且负载有偏心等特点。本文根据大型高精度双轴气浮转台的技术指标要求，完成转台的总体设计，对转台的空气静压轴承及自动配平系统进行了详细设计及实验研究，并基于有限元方法对转台进行静动态特性分析和优化设计，以保证转台的精度要求，为合理设计转台结构形式和尺寸提供指导，得到更加合理的设计方案。首先，完成大型高精度双轴气浮转台的总体设计。针对转台的技术指标要求，分析得出转台三个主要设计难点：负载质量大、定位精度要求超高且负载有偏心，据此对转台有针对性的进行总体设计，并对转台的关键部件进行选型设计，包括支承系统设计、轴系设计、驱动系统设计及自动配平系统设计等，最终完成大型高精度双轴气浮转台的设计。其次，对转台空气静压止推轴承和空气静压径向轴承进行设计计算。以空气静压轴承的基本理论分析为基础，确定转台俯仰轴系和方位轴系空气轴承的总体结构、节流方式及材料工艺等，进而利用空气轴承的工程算法，对空气静压径向轴承和空气静压止推轴承的承载力、静态刚度及耗气量等进行设计计算，得到满足要求的空气轴承系统。然后，对大型高精度双轴气浮转台的自动配平系统进行设计和实验研究。阐述负载偏心位置测量原理及配平公式，并对自动配平系统的升降测力系统和配重块驱动系统进行设计，以实现转台的高精度配平。同时对自动配平系统进行验证实验，验证了测量原理的可行性及解算公式的正确性。最后，利用有限元法对转台进行静动态特性分析和优化设计，以转台最关键的几个零部件为例进行静力学分析和动力学仿真，验证转台各零部件设计的合理性，同时以转台底座为例进行拓扑优化和目标驱动优化，通过对底座进行拓扑优化，显示出底座的可去除材料部分，通过对底座的目标驱动优化，分析底座侧面壁厚和顶面厚度对总质量和总变形的影响，筛选符合要求的最优解，在满足刚度要求的前提下获得最优设计方案。