节能环保已成为当今社会发展的热门话题,对此我国提出了“双碳”目标。对于装备制造业中大功率高耗能的液压传动系统,提高能效、降低能耗将为其绿色发展注入新动能。而轴向柱塞泵作为液压系统中重要的能量转换装置,其运行过程中的效率和可靠性直接影响整个液压系统的性能和使用寿命。且由于液压故障在机电液一体化设备中占有较大比例,为确保设备安全可靠运行,国内不惜重金选用进口轴向柱塞泵,严重制约了我国大型装备制造业的快速发展。而我国轴向柱塞泵研究基础薄弱,因此开展研究提高柱塞泵效率与可靠性的新理论、新技术、新方法,对我国装备制造业的绿色发展具有重要的工程应用价值。随着轴向柱塞泵向高压、大流量方向发展,泄漏和摩擦所造成的效率损失问题不容忽视,建立精确的柱塞泵瞬时效率物理模型,有助于从研发阶段提高柱塞泵能量转换效率。而轴向柱塞泵效率会随着摩擦副的磨损累积而降低直至到寿,表现出渐变特性,且柱塞泵在工程实践中广泛存在着各种随机不确定因素（如运行工况、结构尺寸和材料特性等）,这些随机不确定性往往直接影响着柱塞泵的效率和可靠性,因此采用概率统计的理论对柱塞泵进行渐变可靠性分析更加符合工程实际。针对以上问题,论文主要研究内容如下:（1）柱塞泵在运行过程中,存在摩擦副间隙泄漏和摩擦损失问题。为了提高柱塞泵效率,本文通过对柱塞泵滑靴副、柱塞副和配流副等瞬时间隙泄漏和摩擦转矩损失进行详细分析和建模,结合瞬时理论流量和理论转矩,分别建立了容积效率、机械效率和总效率的瞬时物理模型。并采用贺德克PPV103-10泵试验数据间接验证了所建效率模型的准确性和有效性。分析结果表明:效率均随缸体转动呈现出显著的周期波动性,柱塞个数决定了波动周期,总效率极小值出现在缸体转角180°/N,该转角成为可靠性分析的关注重点。（2）分别选择轴向柱塞泵的容积效率、机械效率和总效率作为可靠性失效判据,充分考虑运行工况和结构参数的随机性,运用概率统计理论、随机摄动法和四阶矩技术,提出了柱塞泵效率可靠性设计方法,并用Monte Carlo随机抽样法验证了所提方法的精确性和时效性。采用可靠性灵敏度技术定量评估了随机变量对效率可靠度的影响趋势和程度,由于总效率模型的高度非线性,运行工况对可靠性灵敏度具有重大影响。在灵敏度分析基础上结合稳健技术,提出了轴向柱塞泵总效率可靠性稳健优化设计方法。柱塞泵在可靠性稳健优化设计后,不仅满足效率可靠度要求,柱塞-滑靴组的整体质量也有所减轻,且灵敏度明显降低,达到轻量化和稳健的目标。（3）选取轴向柱塞泵中易发生磨损而导致性能退化的滑靴副作为研究对象,通过磨损后滑靴的试验分析获知,其主要磨损形式为二体磨粒磨损和黏着磨损。基于滑靴副密封带弹性动力润滑模型,结合Hertz接触理论、Greenwood-Williamson模型和表面粗糙峰接触理论,建立了滑靴副混合润滑和边界润滑模型;基于二体磨粒磨损和Archard黏着磨损模型,改进了滑靴副离散化偏磨磨损预测方法。并分析了影响因素与偏磨磨损之间的关系,探究滑靴副偏磨磨损的性能渐变过程。分析结果表明:滑靴底面外边缘磨损深度和磨损宽度与排油压力和斜盘倾斜角正相关,与主轴转速和油液粘度负相关。滑靴副性能随缸体转角周期性波动变化,且平均油膜厚度、平均泄漏流量和平均摩擦转矩均随着时间演化表现出渐变趋势。（4）针对数值仿真在渐变可靠性分析中计算效率问题,文中运用Kriging代理模型建立滑靴副磨损后的性能参数与设计变量之间的映射关系,从而替代数值仿真进行柱塞泵渐变可靠性分析。首先采用Kriging代理模型对轴向柱塞泵效率试验数据进行拟合,通过对比验证和可靠性分析证实了代理模型预测柱塞泵效率的适用性。使用Sobol序列对设计变量进行抽样,仿真计算求出各样本点磨损形态并代入滑靴副混合润滑和边界润滑模型,将得到的单个滑靴副的泄漏损失和摩擦转矩损失作为Kriging代理模型的响应值,进而建立滑靴副性能参数响应与随机变量之间的映射关系。使用渐变可靠性Monte Carlo法和极值法对柱塞泵效率进行渐变可靠性及可靠性灵敏度分析。分析结果表明:柱塞泵效率可靠度随时间演变呈渐变特性。通过灵敏度分析可知柱塞泵长期运行在较小斜盘倾斜角（小排量）、低压、高转速和高油液动力黏度,柱塞泵趋于可靠。