转子作为旋转机械的核心部件被广泛应用,而轴承在机器运转过程中起到重要的支撑作用。随着科学技术的不断进步,人们对现代设备的精密性要求也逐渐提升,那么如何减少转静子系统接触面摩擦具有重要意义。而近年来,近场超声悬浮效应作为一种新颖的抑制振动的方法,被广泛应用于各种领域,其具有超声悬浮、超声减摩等作用,因此对于制作超声轴承具有可行性。具体研究内容如下:首先,本文进行了超声轴承的模型建立。本文提出并制作了超声轴承及超声波轴承-转子试验台。相对于单个超声阵子的径向轴承和轴向轴承,三个超声阵子能够增大转子的径向覆盖面,使其受力更加均匀,超声振子端面的弧面设计也增大了超声波振子端面与转子的接触面。第二,进行了超声悬浮机理的研究。本文通过声辐射原理求出超声悬浮气体挤压膜的解析公式;以流体力学为基础,从气体润滑原理出发,推导了气体挤压膜雷诺方程。从微元法的角度出发,对粘性流体动力学连续性方程进行简化求解,运用二阶近似法求解出气体挤压膜的解析解,并运用有限差分方法对超声气压膜的雷诺方程进行简化求解。通过求解分析出超声轴承力与悬浮间隙、超声波振幅、超声波频率、转子转速等因素有关,其关系如下:超声轴承力随着悬浮间隙的增大而逐渐减小;随着超声波振幅以及超声波频率的增大而逐渐增大;超声轴承力对转子系统的振动抑制效果在共振频率位置更为明显。第三,进行了各影响因素对转子系统的振动抑制效果实验。根据对各影响因素的理论仿真分析,制定了相关实验的实验步骤,采用单一变量原则,利用电涡流位移传感器进行信号监测,利用NI4431板卡采集转子两个方向的振动信号,探究了悬浮间隙、超声波振幅、超声波频率以及转子转速对转子的振动抑制效果,实验结果与理论仿真分析结果一致。第四,进行了超声波轴承-转子系统的非线性动力学分析。利用Newmark-β法对超声轴承-转子系统进行动力学分析,探究当转子处于质量不平衡、不对中、碰摩等故障情况下,超声轴承对转子系统的振动抑制作用。同时,当转子系统处于模拟故障的情况下,进行了超声轴承对转子系统的振动抑制实验研究。