随着人类对于太空、深海、核能等领域的探索,对其装备上核心部件的机械密封的操作压力、温度和转速等工作条件提出更高的要求,导致机械密封端面变形加剧、性能变差甚至失效。据此,本文针对四种高参数典型结构机械密封,采用数值分析和试验验证的方法,在密封端面变形影响因素分析和变形控制方法等方面展开系统研究。根据密封的实际工作条件和具体结构,分别确定了固体力学边界条件和固体传热学边界条件,建立了四种典型的机械密封热-结构数值分析模型。计算得到不同结构密封端面的温度、应力、应变、变形情况,算例验证了分析模型的准确性。分析了四种典型密封结构的密封端面变形趋势和规律,讨论了操作压力、温度、转速、动环轴向压紧力和密封动静环等结构参数对密封端面变形的影响。分析结果表明,不同结构之间的变化趋势存在差异,温度对端面变形的影响最为明显,操作压力和转速的影响次之,轴向压紧力对非接触式机械密封端面变形影响较大。探究了通过控制温差、改变（非）补偿动环厚度、调节约束、合理选用轴向压紧力等方法调控端面变形,达到密封动静环密封端面变形协调,提升密封性能。研究发现使端面变形降低最明显的方法是减小温差,其次是控制转速,低转速时,增加局部约束可遏制（非）补偿动环摆动,高转速时,追加（非）补偿动环厚度可拓展形心变化区域,同时轴向压紧力的合理选用和优化结构设计均可减小甚至消除密封端面产生的变形。基于数值分析结果,开发了一款典型机械密封环端面变形分析软件,实现了软件的参数化操作性和智能化调控变形,采用实际工程算例验证了所开发软件的结果准确、计算效率高和实用方便。研制出典型机械密封样机和试验装置,试验分析了不同工况下的密封端面温度和变形量,通过试验结果与数值计算结果的比较,验证了数值分析结果的可靠性。通过本文的研究,可为密封环实际设计加工使用提供理论依据,指导调控密封端面变形,提升典型的机械密封使用性能。