本文以内燃机活塞—缸套系统为研究对象，对工作状态下活塞裙部二阶运动和混合润滑特性进行了研究；将表面织构技术应用于活塞裙部摩擦学分析，研究了微凹坑造型表面对活塞裙部摩擦性能和二阶运动的影响；设计了活塞裙部-缸套摩擦副的往复摩擦实验，间接验证了理论分析的正确性；研究了不同类型表面形貌对活塞裙部挤压油膜状态的影响。为改进活塞裙部摩擦学设计提供了理论依据。研究了活塞裙部的热变形和机械变形问题，采用三维有限元进行了分析，得到了对应各个曲轴转角的活塞裙部热变形和机械变形数据，为进一步准确分析裙部的润滑特性提供了依据。综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度和粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形和机械变形等因素，建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型。比较了冷态和工作状态下活塞二阶运动轨迹、最小油膜厚度以及摩擦力的不同。计算分析了工作状态下裙部横向型线和纵向型线对活塞裙部混合润滑特性的影响，给出了活塞裙部型线的优化设计方案。通过活塞仿真设计，研究了活塞裙部长度、活塞销偏心距、配缸间隙、径向缩减量等设计参数对活塞二阶运动和摩擦的影响，提出了一些活塞结构参数的设计准则。结合表面织构技术、雷诺方程以及活塞动力学方程，建立了活塞裙部微凹坑表面润滑分析模型。分析比较了微坑深径比、直径和分布密度等裙部微凹坑表面特征参数对活塞裙部二阶运动和摩擦特性的影响，对最佳织构表面造型参数进行了探讨。设计了活塞裙部-缸套摩擦副的往复摩擦实验，考察不同裙部微凹坑表面对活塞-缸套摩擦副的实际减摩效果。实验结果显示，对活塞裙部表面进行微坑织构化处理，可有效降低活塞裙部的摩擦系数，间接验证了理论分析的正确性。研究了表面形貌的挤压效应。针对活塞裙部，建立了微凹坑表面挤压油膜特性流固耦合分析模型。采用欧拉/拉格朗日耦合算法对活塞裙部与缸套间的润滑油挤压过程进行流固耦合模拟分析，对挤压油膜受微凹坑直径、深径比、分布密度等微造型参数综合作用的影响情况进行研究，比较了不同类型表面形貌下挤压油膜承载能力的变化状况，得到了使挤压油膜具有最大承载能力的活塞裙部微凹坑结构参数。