由于其结构简单,安装方便和密封可靠等优势,旋转油封被广泛应用于旋转机械中,起到防止密封介质泄漏,并隔绝外界杂质进入的作用。随着油封应用领域的拓宽,对其密封性能、摩擦学特性和使用寿命提出了更加苛刻的要求。为满足上述要求,本文针对旋转油封表界面的织构化开展理论模拟和试验研究,对比分析了不同粗糙表面形貌和椭圆形微织构对油封的润滑特性和密封性能的影响规律。首先,基于旋转油封的二维轴对称有限元模型,考虑唇口过盈量、弹簧抱紧力和介质压力等边界条件,获得了唇口接触区宽度和接触压力分布;采用油封三维有限元模型,计算了唇口径向变形和切向变形系数矩阵,通过矩阵描述了唇口的变形特性。综合考虑唇口的径向变形、粗糙峰的剪切变形和油膜厚度等之间的耦合关系,建立旋转油封的软弹流润滑模型,实现了润滑方程和变形方程的数值求解。其次,在上述软弹流润滑模型基础上,对比研究了不同粗糙度模型和不同几何参数下的椭圆形微织构对油封润滑特性和密封性能的影响规律,仿真结果表明:对织构化轴表面和未织构化轴表面,唇口的粗糙峰分布对油封性能都具有不可忽略的作用;轴表面倾斜椭圆织构的引入明显改善了油封的润滑和密封特性,且在带压和高速工况下,性能优势更加明显。最后,设计了油封密封性能试验台架,开展了不同轴表面形貌和不同椭圆微织构轴的密封性能试验研究。结果表明:油封摩擦扭矩随未织构化轴表面粗糙度的降低而增大,在轴表面开设特定方向性的椭圆形微织构可明显提高油封的回流泵送效果,降低摩擦扭矩。为改善油封的密封性能,对椭圆形织构几何参数进行了优选,其优选值与数值模拟变化规律一致。论文的研究结果为改善旋转油封的密封特性提出了行之有效的途径,并通过数值分析和试验结合的方式进行了验证,为旋转油封轴表面微织构的优化设计提供了参考。