活塞环-缸套摩擦副是发动机中最为关键的摩擦副之一。随着发动机越来越向高速、重载方向发展,如何使活塞环-缸套系统保持良好的润滑状况,对减小该摩擦副的摩擦磨损,延长发动机的使用寿命,提高经济性、动力性和耐久性具有非常重要的意义。近年来,作为改善摩擦副摩擦性能的激光表面微造型技术(LST),以其易控制、无污染、加工质量稳定等独特优点得到广泛关注。为改善活塞环-缸套摩擦副的摩擦状况,本文将激光表面微造型技术应用于活塞环表面处理中,具有重要的理论研究价值和工程实用意义。本文基于流体动压润滑理论,对外圆表面具有规则微凹腔结构的活塞环进行数值分析,并进行了模拟试验研究。首先,以激光微造型活塞环轴向4个凹腔为数值分析对象,建立活塞环表面具有规则抛物面微凹腔结构的流体动压润滑数学模型,结合雷诺空化边界条件,利用变异多重网格法,采用Matlab语言编程,数值求解离散后的数学模型。以流体膜无量纲平均压力作为衡量激光微造型活塞环动压润滑性能的标准,主要分析微凹腔面积占有率、深度和半径对流体动压润滑性能的影响规律,得到最优的微观凹腔几何参数组合。其次,采用“单脉冲同点间隔多次”激光微加工工艺,在淬火45钢试样表面进行激光微造型工艺试验,确定合理的激光微造型工艺参数。最后,在UMT-2摩擦磨损试验机上,对激光微造型试样进行摩擦磨损试验,试验结果表明:试样经激光微造型处理,明显改善了润滑效果,并且与理论研究结果有着较好的吻合性。本文的研究成果对于进一步拓展激光表面微造型技术(LST)在发动机其它摩擦副中的运用,具有非常重要的借鉴作用。