空氣軸承的工作原理是利用壓縮氣體在相對運動部件之間形成的氣膜來支撐負載，氣膜的厚度在1到10微米之間。由于氣體的黏性系數非常，因此其潤滑膜的厚度可以非常小。

結構形式大致分為五種：單面氣壓墊（SinglePad）、對稱式氣壓墊（OpposedPad）、軸套式（Journal）、旋轉軸肩式（RotaryThrust）以及圓錐型軸套或軸肩式（ConicalJournal/thrustbearings），與液壓軸承非常接近。

由于沒有污染問題，壓縮空氣不需回收，一般直接排放到大氣中

相對于液壓軸承，空氣軸承的歷史比較短。空氣軸承亦是現代工業發展過程中為適應一些特殊需求而產生和發展起來的。例如高速、高剛度、極高或極低的環境溫度等工作條件，促進了空氣軸承的發展和應用；計算機計算能力的提高使得空氣軸承的設計和分析變得越來越容易。

目前，空氣軸承在很多工業領域得到了廣泛的應用。比較常見的有CMM三座標測量機、LVDT位移傳感器、齒輪檢測設備、精密機床等。

與液壓軸承相比，空氣軸承有以下特點：

1、空氣軸承適用于中等負載、中等剛度和高速場合，液壓軸承適用于大負載、高剛度、中速的場合；

2、液壓軸承的阻尼特性比空氣軸承好的多；

3、由于空氣軸承的氣膜很薄，對零件的加工精度要求高，因此成本也比較高。

空氣軸承的主要性能：

1、速度和加速度的限制。10米/秒的線速度對空氣軸承來說是一道坎，速度太快時克服黏性摩擦力成為問題，因此對于速度很快的空氣軸承要求氣膜厚度要足夠大并穩定。

2、工作范圍。直線運動的空氣軸承可以工作在任何長度行程，只要相對應的導軌面足夠長。實際應用中有幾十米行程的空氣軸承。旋轉運動的空氣軸承不受工作角度的限制。

3、承載能力。承載能力與氣膜面積相關，由于空氣軸承的面積比較大，因此可以承受很大負荷。但與液壓軸承相比要小很多，大約在液壓軸承的1/5左右。

4、精度指標。空氣軸承的精度通常和機械零部件精度相關。對表面粗糙度的要求是要小于氣膜厚度的1/4，如10um厚度的空氣軸承，其軸承面的表面粗糙度應該小于2.5um。由于沒有磨損，空氣軸承通常可以作到亞微米/米的精度范圍。

5、重復定位精度。如果壓縮氣體足夠干凈，軸承設計合理，在選定的壓力范圍沒有氣錘現象，環境溫度穩定，空氣軸承一般可以達到亞微米甚至納米的重復精度。

6、分辨率。如果控制系統性能足夠好，理論上講空氣軸承的分辨率可以作到無窮小。

7、預載荷。為保證軸承剛度，空氣軸承需要加預載。加預載的主要方法有對稱式安裝、真空預載和磁力預載等。

8、剛度系數。空氣軸承一般可以作到100N/um的剛度，現在對空氣軸承的性能已經很了解，有很多的經驗公式和圖表，容易通過計算的方式確定。

9、對振動和沖擊的吸收。空氣軸承可以更好地吸收外部振動和沖擊。由于氣體的可壓縮性，設計和使用空氣軸承要避免氣錘的發生，同時為了避免壓力變而失穩，在氣路中增加儲氣罐，穩定系統壓力。

10、阻尼特性。空氣軸承黏性力很小，阻尼特性一般。

11、摩擦力。空氣軸承沒有靜摩擦，動摩擦力也極小。對于小于2米/秒的應用，摩擦力可以忽略不計。

12、溫度特性。由于沒有摩擦力，空氣軸承運行中產生熱量很小，可以保證系統的精度。但是氣體從高壓到低壓膨脹時有冷卻效應，因此對高精度的系統，希望空氣軸承的耗氣量越小越好。

13、環境敏感性。壓縮空氣從氣膜中流出，可以吹走導軌表面的污物，空氣軸承具備自清潔的能力，且無污染殘留。但為了保護軸承，建議有防護罩保護。

14、尺寸和軸承安裝。空氣軸承結構簡單，尺寸和重量都很小；但由于氣膜很薄且剛度較小，對安裝位置及相互之間的安裝精度要求比較高

15、重量。空氣軸承具備中等到高的性能重量比。

16、附件。空氣軸承很大的缺點是對壓縮氣體的純度要求高，一般需要1微米以下的過濾精度。

17、維護。空氣軸承的主要維護工作是周期性的檢查氣體的純凈度和壓力，需要定期更換過濾器。由于正常使用無磨損，空氣軸承系統的使用壽命在10年以上。

18、材料。空氣軸承對材料沒有特殊要求，但為了保證油膜厚度的穩定性，建議采用溫度特性接近的材料來制造導軌和軸承墊。因為采用不同的材料其溫度膨脹系數不一樣，溫差會影響油膜間隙及軸承剛度。

19、使用壽命。空氣軸承的理論使用壽命是無限長的。

20、設計和制造。空氣主軸和氣壓墊都有成型和系列的產品，對于特殊要求的空氣軸承，也很容易定制。空氣軸承設計和制造的主要難點在小孔的形狀和尺寸，氣膜厚度的選擇。

21、費用。空氣軸承對加工精度要求較高，另外氣源要求嚴格。因此生產成本較高。