微型高速气体轴承作为微型涡轮发动机和微型电机等新一代微机电动力系统的关键部件,其高速运转时的静、动态特性对整机的非线性动力学设计尤为重要。针对新一代微机电系统的微型高速气体轴承-转子非线性系统,围绕其静、动态特性和动力学行为等方面展开相关研究。论文的主要研究内容如下:1、针对微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承,结合一阶滑移模型,考虑了稀薄效应的影响,修正了气体润滑的Reynolds方程。基于Galerkin加权余量法,求解了修正的Reynolds方程,获得了微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承的非线性气膜压力分布,分析了稀薄效应对气膜压力的影响,讨论了不同努森数、轴承数和偏心率时,微型固定瓦-可倾瓦气体组合轴承的静态特性。2、针对微型气体轴承Reynolds方程,将动态偏心率、偏位角表示为具有复数形式的含周期性扰动,在复平面内得到动态气膜压力。运用偏导数法,计算了气体轴承的动态刚度和阻尼系数,研究了考虑气体稀薄效应、偏心率和轴径扰动频率等参数,对三轴向槽气体轴承动态性能的影响规律。3、针对微机电系统中三轴向槽气体轴承支承的转子系统,建立了非线性动力学方程。利用轴颈中心运动轨迹图、Poincare映射图以及时间历程图分析了微型动压气体轴承-转子系统的动力学行为,研究了气体稀薄效应和对转子动力学响应的影响。4、考虑温度和压力对气膜粘度、密度和气流速度等的影响,基于轴承轴瓦的温度场方程、气膜能量方程、热流连续方程及修正的Reynolds方程,构建了微型动压气体轴承的热流体动力润滑模型。在此模型基础上,分析了轴承转速和偏心率对微型动压气体轴承气膜温度分布和静态性能的影响。本文的研究可为新一代微机电系统气体支承轴承-转子系统的摩擦学设计和动力学设计提供一定的理论参考。