柱塞-铜套副是斜盘柱塞泵中三大关键摩擦副之一,其润滑和密封特性对柱塞泵的整体性能有着重要影响。为提升柱塞-铜套副的使用寿命,降低故障率,部分研究学者在柱塞副表面开设非光滑表面特征,以提高摩擦副的油膜承载力,减小泄漏量和改善润滑特性。本文以新型螺旋沟槽式柱塞为研究对象,探讨螺旋沟槽对柱塞-铜套副工作性能的影响机制,和其设计变量的影响规律,并根据研究结果,提出了两种改进型螺旋沟槽式柱塞设计方案,主要工作内容及研究结论如下:1)使用数值模拟方法分析柱塞-铜套副流场特性。结合斜盘柱塞泵实际结构组成和运动受力情况,创建柱塞副缝隙流场模型,设定适当的物理参数与边界条件,通过CFD软件FLUENT开展柱塞-铜套副的数值模拟研究。同时,提出一种动静结合的检验方法,利用理论公式和试验测量对数值模拟方法的合理性进行了检验。2)利用上述的CFD数值模拟方法,从压力分布、倾斜力矩和缝隙流量三方面,分析比较了螺旋沟槽柱塞、环形沟槽柱塞和光滑柱塞的工作性能,探讨螺旋沟槽对柱塞副均压流动特性的影响机制。结果表明,螺旋沟槽的导流作用减小了柱塞副中油液的流动阻力,使油液更加均匀地分布于摩擦副中,改善了油膜压力分布的均匀性,减小了压力递减速度,增强了柱塞工作过程中的自动对中能力。但同时增加了缝隙流量,影响了柱塞副的密封性。以三圈螺旋沟槽柱塞为基本结构,考察了螺旋沟槽的长度、位置和连通性等布置方案和深度、角度和螺距等结构参数对柱塞副倾斜力矩和缝隙流量的影响规律。研究发现,螺旋沟槽长度较大,且连通分布,有利于减小压力递减速度;螺旋沟槽结束点位置靠近压力腔,有利于增加压力分布均匀性;沟槽的深度和角度越大,缝隙泄漏量越大,均压润滑性能越好;螺距主要通过改变螺旋沟槽的线长度,影响柱塞副工作性能。3)根据上述研究结果,提出了复合型和间断型两种改进型螺旋沟槽式柱塞设计方案,并利用CFD方法对其均压流动特性进行了分析。研究发现,复合型螺旋沟槽式柱塞综合了螺旋沟槽和环形沟槽两种结构的优势,使柱塞副的润滑性、稳定性和密封性更加均衡;间断式螺旋沟槽柱塞在较好地保留螺旋沟槽均压流动特性的同时,有效的减小了螺旋沟槽式柱塞副的缝隙泄漏量。本文研究成果可为螺旋沟槽式柱塞-铜套副的密封与均压性能协同优化设计提供参考,推动螺旋沟槽结构在柱塞-铜套中的实际应用。