活塞式压缩机主传动系统是压缩机的核心部件,其动力学、流体力学及传热学性能不仅直接影响到压缩机工作的可靠性和稳定性,还制约了传动系统效率和压缩机正常工作寿命。因而,动力学、流体力学及传热学性能分析历来是压缩机主传动系统设计理论基础的重要组成部分。然而,长期以来,有关主传动系统动力学、流体力学以及传热学行为的研究都集中在各单一学科领域内进行。因此,针对主传动系统各种行为的跨学科耦合研究、提高系统理论分析的准确性,具有重要的理论和现实意义。首先,本文以质量守恒和能量守恒定理为理论依据,在一定的假设条件下,建立往复式压缩机工作过程数学模型,编程求解并给出热力过程示功图。重点分析研究了气阀动力特征参数(如阀片刚度,质量等)对于气体压力变化以及示功图的影响。其次,在详细地分析了系统所受外力的前提下,以虚拟样机技术为基础,建立曲轴-滚动轴承系统仿真模型,并通过ADAMS和MATLAB联合仿真,实现主传动系统动力学行为的仿真分析。在建立考虑皮带弹性模型时,为了解决建立ADAMS动力学仿真模型所带来的困难,提出了以带的刚度为基础的等效模型。仿真结果表明：(1)考虑曲轴弹性变形时,系统主轴承径向位移及反力将会重新分布,且分布规律受到轴承支承刚度系数及压轴力的影响；(2)皮带弹性因素对于轴承反力水平分量的影响远大于竖直分量,且皮带弹性对主轴三处轴截面轴心水平振幅影响各有不同,其中对压轴力处轴颈轴心水平振幅影响最大,靠近带轮一侧主轴承处次之,另一侧主轴承处最小。第三,以某W型活塞式空压机为试验对象,在自行设计的测试平台上进行了主传动系统的动力学实验。依据试验数据研究了主传动系统动力学特性,分析了系统工作时主轴轴心轨迹、轴承反力以及热力过程p-V示功图。实验与仿真结果对比分析知：影响主轴承轴心轨迹及轴承反力的因素包括轴承支承刚度系数,皮带弹性作用以及活塞力即气体力。第四,从系统的观点出发,给出了研究探索主传动系统动力学、流体力学与传热学三者间内在耦合相互作用机制的完整方案。其中,对主传动系统多学科行为耦合关系和解耦方法提出了指示性的建议,为顺利解决跨学科耦合分析问题奠定了基础。最后,总结全文所作的主要工作,对未来进一步研究提出了展望性的意见。