机床结合面的真实接触特性对分析其传热、摩擦、磨损以及润滑等性能有着重要作用,在机床设计阶段,采用机加工零件表面真实形貌数据,模拟真实粗糙表面形貌、分析结合面表面特性和使用性能,对提高机床零部件及整机设计质量具有非常重要的理论和实际意义。本文主要从以下几个方面展开研究:(1)通过形貌测量仪获得不同材料、不同粗糙度磨削表面的三维形貌数据,利用二维小波对其进行多尺度分解,对分解的多尺度表面进行参数表征,以客观评定表面形貌特征,对控制表面质量有实用意义;(2)提出了两种采用APDL的在ANSYS中实现三维真实粗糙表面实体建模的方法:节点移动法和自底向上法。推导了接触问题的基本数学模型以及有限元方程和解法。列举出接触问题在求解过程中的注意事项,并提出解决方案。(3)建立三维真实粗糙表面实体的刚-柔接触模型,研究了不同尺度下不同粗糙程度的45钢和HT200磨削加工试件表面的接触情况,得出了载荷与实际接触面积、法向位移以及法向应力之间的关系。分析结果表明:实际接触面积、法向位移和法向应力随载荷的增大呈非线性增大,且在其他条件相同时表面越光滑,表面实际接触面积越大,法向位移越小,法向应力也越小。(4)完成了机械结合面实际接触面积的实验,与有限元仿真结果进行对比:实验结果与有限元仿真结果基本一致。进行了法向加载实验,与有限元仿真结果进行比较:实验结果与有限元仿真结果基本一致。本研究对于工程上通过控制表面形貌来改善表面接触性质、对实际机械系统摩擦磨损的定量预测、开发高性能摩擦材料以及摩擦副初始表面的最终加工制造等都具有的指导意义,等等。