机械加工技术的不断发展,可以在摩擦表面加工出一系列形状、大小及分布规则的微凸体结构,这样的摩擦表面被称为规则微凸体表面。规则微凸体表面的出现意味着可以更加精确地控制摩擦表面的微观形貌,通过设计和加工出具有特殊形状、适当大小、合理分布的规则微凸体,能使表面产生特定的摩擦行为,比如,具有不对称形状的规则微凸体表面,其产生的摩擦力大小可随相对运动方向改变,从而能实现有向摩擦这一特定摩擦行为,甚至能使表面产生大小可控的摩擦力。因此,对规则微凸体表面的摩擦学研究具有重要意义。通过文献分析发现,目前缺乏对规则微凸体表面在摩擦学方面的实验和理论研究。特别是,由于制造技术的限制尚未能加工出规则性较好的规则非对称微凸体表面,从而对该表面在不同润滑状态下所能产生的摩擦行为(或现象)缺乏了解；对该表面的摩擦学研究还没有相应的理论模型,特别是不同润滑状态下的摩擦力模型；对该表面及其产生的特殊摩擦行为的实际应用还有待进一步深入。为了探讨规则非对称微凸体表面摩擦行为,为该表面的理论研究和应用提供基础,本文对以下几个方面内容进行了研究,并得到了相应地研究结果：(1)提出并采用精密压孔制模和铸造相结合的方法,制备了具有对称和非对称规则微凸体的表面。对制备的几种不同表面进行了摩擦实验,测试分析了在无流体润滑条件下若干因素对摩擦的影响。实验结果证明了非对称微凸体表面在无流体润滑状态下具有有向摩擦行为,并从中发现了有向摩擦效果与微凸体高度、基准方向和滑动速度之间的关系。实验还探讨了摩擦表面微观结构类型、正压力等因素对摩擦力大小及波动程度的影响规律。(2)归纳分析了现有摩擦力模型,指出了现有各类摩擦力模型存在的问题。指出以LuGre模型为代表的系列微变模型,由于参数的恒定性,无法用来计算和模拟非对称规则微凸体表面产生的有向摩擦。提出了基于混合转换理论的模型修正方法,用来解决微变模型对有向摩擦问题模拟时存在的不足,并基于LuGre模型提出了能对有向摩擦进行模拟计算的混合转换模型。通过与实验结果进行比较和理论分析,证明了混合转换模型在模拟计算有向摩擦行为时的可靠性,并论证了混合转换方法的可行性。(3)分析了现有的流体润滑模型,指出了基于雷诺方程的流体润滑模型在规则微凸体表面上应用时的局限性,以及基于Navier-Stokes (NS)方程的流体润滑模型在处理因表面微凸体造成的空穴区时的不足。构建了一种能够描述流体密度和粘度随流体压力变化的近似关系模型,建立了新的空穴区处理方法,结合NS方程建立了新型流体润滑模型。新型流体润滑模型能应用到多种流体润滑表面,并能在保证流体各属性连续性和守恒的基础上,自动寻找空穴区边界,计算出空穴区分布、压力分布以及流体对固体表面的作用力。通过与规则微凸体表面实验结果以及其它模型的计算结果比较,论证了新型流体润滑模型在包括规则微凸体表面等不同表面上应用的可靠性。(4)采用本文提出的新型流体润滑模型,对规则非对称微凸体表面在流体润滑下的摩擦行为进行了理论研究。研究结果证明了在恒间距和恒压力两种情况下,规则非对称微凸体表面都能产生有向摩擦,并且发现这两种情况下,有向摩擦性能完全相反。研究结果还发现滑动速度的增加可以使有向摩擦变得更加明显,微凸体的形状对有向摩擦效果存在明显的影响。(5)将本文提出的混合转换模型在带有规则非对称微凸体表面的惯性摩擦致动器建模中进行了应用,建立了包括有向摩擦行为的惯性摩擦致动器的数学模型,对该致动器在不同激励电压下位移输出块的位移进行了模拟计算,通过与实验结果相比较,表明采用新建立的有向摩擦惯性摩擦致动器模型能准确地模拟实际致动过程,从而证明了有向摩擦模型在实际惯性摩擦致动器应用过程中的可靠性。