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针对气浮轴承支撑的旋转设备动态特性易受多种因素的影响，且各影响因素相互耦合在一起的特点，运用牛顿力学方程建立了气浮轴承主轴系统的完整动力学解析模型。通过求解该模型，研究了系统离心力、气浮轴承承载力和轴承的几何结构对系统动力学特性的影响机理，推导出在离心力为扰动量下的系统稳定性方程和转子中心运动轨迹方程，包括转子平面运动和绕质心转动运动的齐次解和特解，以及转子的运动合成。通过对转子在不同转速下的动态特性进行仿真，发现了转子平面运动的谐振点以及质心和形心的相互转换等特性，以及转动运动的振动特性，说明所建立的解析模型正确地反映了气浮轴承主轴系统的动力学特性。