表面微织构具有改善表面摩擦磨损性能,增加表面承载力和“二次润滑”等优点,已实际应用于活塞环-衬套、滑动轴承、机械密封等共形接触领域,取得了较好的理论支撑和应用效果。目前,对微织构表面的研究逐渐从共形接触向非共形接触方向发展。例如在齿轮传动过程中,摩擦副的接触形式为线接触,同时还要求能够传递动力。因此,对表面微织构在非共形接触中的理论及实验研究提出了更高的要求。本文以微凹坑织构应用于齿条传动表面为研究对象,建立了齿轮啮合过程的简化模型。从理论分析与仿真计算、激光加工工艺探究及摩擦试验验证三个方面,开展了表面微织构与线接触摩擦副相结合的相关理论和实验研究,探索微织构表面应用于齿条传动的优化摩擦学性能。论文主要研究内容如下:(1)微织构齿面润滑理论研究。基于N-S方程的计算流体动力学(CFD)方法,建立齿面织构润滑的二维几何模型,分析不同面密度、深径比、滑动速度以及摩擦热条件下织构表面的油膜承载力,研究各因素的影响规律,并获得优化的织构设计参数。结果表明,具有最佳的动压性能的微凹坑面密度在20%至50%之间;深径比为0.0375至0.075之间;随着滑动速度的增大,油膜承载力不断增大;随着摩擦热的增大,油膜承载力先增大后减小。(2)微织构表面的激光加工工艺研究。利用皮秒激光器对40Cr金属表面进行微织构激光加工,重点研究激光功率、激光扫描速度、激光扫描次数及填充间距对微织构形貌的影响规律。结合三维表面轮廓仪进行表面检测,探索优化的激光加工工艺参数。结果表明,最佳激光工艺参数范围为:在激光功率为5.72W左右,扫描速度为100mm/s左右,可通过增大扫描次数来增大织构深度;激光环形填充间距可取0.004mm～0.008mm。(3)微织构齿面摩擦学性能研究。基于皮秒激光工艺制备圆形凹坑微织构,开展环-块线接触摩擦磨损实验。研究不同面密度、深径比和不同载荷、滑动速度的微织构表面的摩擦系数和磨损形貌。结果表明,在载荷为50N,滑动速度为1.026m/s时,最佳面密度为20%左右,最佳深径比为0.15左右;载荷和摩擦系数大小呈反比例线性关系;滑动速度和摩擦系数大小呈正比例线性关系;磨损表面均发生了不同程度的氧化磨损、黏着磨损和磨粒磨损。