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摩擦副表面的微观几何形貌特征对其摩擦学特性有着重要的影响,是衡量机械零件性能的重要指标。理论研究和工程实践表明,在摩擦副表面进行适当的表面织构处理能够有效的改善其摩擦学性能。交叉沟槽作为表面织构的一种织构形式,不仅能够起到润滑减摩的作用,而且能够贮存和输送润滑油,成为表面织构摩擦学研究领域的热点之一。目前,针对交叉沟槽摩擦学性能的研究主要是试验研究,缺乏系统和深入的理论研究。本文通过建立交叉沟槽织构润滑理论模型,利用数值分析的方法较为系统的研究了交叉沟槽的几何参数以及粗糙度对润滑性能的影响,并与试验研究进行对比分析。首先,基于质量守恒空化边界条件和Reynolds方程,建立交叉沟槽织构表面流体动压润滑理论模型,采用多重网格法对交叉沟槽织构表面润滑油膜的压力分布进行进行数值求解,分析交叉沟槽几何参数对流体动压润滑性能的影响。结果表明,不同几何参数对润滑油膜厚度和平均油膜压力的影响程度不同,与沟槽间距和重叠系数相比,沟槽宽度,深度和交叉角度对织构表面的流体动压润滑性能影响显著,平均油膜压力随着沟槽宽度和交叉角度的增加而增加,存在最佳的沟槽深度和间距,使得流体动压润滑效果最好,但最佳沟槽间距的影响相对较弱;同时交叉沟槽的重叠系数对流体动压效应影响不大,可以忽略不计。然后,建立计入表面粗糙度效应的交叉沟槽织构表面流体动压润滑理论模型,探究了表面粗糙度对交叉沟槽织构表面流体动压润滑性能的影响。结果发现:表面粗糙度对润滑油膜平均压力的影响程度随着沟槽宽度的增大而增大;不同粗糙度下,存在最佳的沟槽深度和间距使得交叉沟槽所产生的流体动压润滑效应最优,粗糙度对油膜平均压力的影响随着沟槽间距的增加而增大;油膜平均压力随着交叉角度的增大呈现先增大后减小的趋势,粗糙度对油膜平均压力的影响随着交叉角度的增加而增大;交叉沟槽重叠系数对油膜平均压力几乎没有影响,粗糙度对油膜平均压力也几乎不受重叠系数的影响。最后,利用MLPS-50PS多功能皮秒加工系统在45#钢试样表面加工出不同几何参数的交叉沟槽,通过在Rtec MFT-5000往复式摩擦磨损试验机上进行摩擦学试验发现:工况参数对交叉沟槽织构表面的摩擦学性能有很大的影响,高速轻载下润滑减摩效果更好;存在最佳的沟槽深度和间距使得平均摩擦系数最小,和理论研究的结果有较好的一致性;但同时还发现,交叉角度方面的结果和理论研究有一定的误差,这可能是由于实验的工况并未达到流体润滑状态以及由于接触边界问题导致油膜破裂所致。