工程机械、航天航空器件的工作机构中含有大量的间隙转动副，也称为圆柱副，这些运动副常处在无有效润滑的苛刻工作环境，其元素之间的接触、摩擦和磨损等具有明显非线性特征的摩擦学行为，与系统动力学特性耦合起来对机器和设备的性能产生重要影响。表面织构是一种有效改善接触副摩擦学特性的技术手段，然而就其在流体动压润滑轴颈轴承中应用的研究相对不足。本文以摩擦学的三个公理为指导，针对机械系统中含间隙转动副的接触、磨损及其与动力学的耦合求解，以及部分织构化轴颈轴承的流体动压润滑性能分析等相关问题，采取理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法展开研究。主要的研究内容包括：　
1）基于球-平面接触分析的K-E有限元仿真，建立了包括微凸体纯弹性、弹塑性和完全塑性变形状态，且考虑加载-卸载过程的三维分形粗糙表面接触模型，并将其扩展至微小间隙下的圆柱副共形接触问题，从微观的角度对间隙转动副元素之间的接触进行数值计算，该方法较Hertz接触理论更加适合于大载荷和小间隙的工况，且具有较有限元法更优良的计算效率，进一步探讨了塑性指数对载荷-接触面积关系的影响，并详细分析了塑性指数与载荷以及微凸体接触状态之间的关联。
2）以工程机械中常用的往复摆动圆柱间隙副为研究对象，使用改进的Winkler弹性地基模型并结合Archard磨损模型，构建了圆柱副的接触与磨损集成预测框架，进一步联合VB和Matlab编制了操作方便且更适用于工程计算的磨损寿命预测软件。通过借鉴关节轴承的寿命估算方法，并使用Archard磨损定律的普遍形式，推导出普通含间隙圆柱副的磨损寿命经验计算公式，最终利用所搭建的针对工程机械低速、重载工况的滑动轴承摩擦、磨损实验台，通过实验研究证明了磨损耦合求解框架的有效性，也间接地验证了寿命估算方法的正确性。
3）以典型含间隙转动副系统——曲柄滑块机构为对象，引入无质量杆模型来表示转动副的间隙，提出了一种无需依赖于理想机构运动学和动力学分析结果，且避免求解接触力模型带来的非线性微分方程组的间隙副反力简化算法，结果表明，该算法可大大节约计算耗时。进一步使用牛顿-欧拉法推导系统的运动学方程，结合达朗贝尔原理来获得间隙副反力，应用改进Winkler弹性地基模型表达接触界面的压力分布，最终建立了含间隙转动副曲柄滑块机构的磨损与动力学耦合求解方案，根据与有限元方法的对比显示，本文基于无质量杆模型所构建的简化耦合方法，不但能够比较准确地预测磨损发生的区域和磨损深度，而且可以使计算效率有本质的提升。
4）建立了部分织构化轴颈轴承流体动压润滑性能的计算模型，利用有限差分法对经典的Reynolds方程进行离散化处理，在迭代过程中纳入较容易实现，且能较准确预测油膜破裂位置的Reynolds边界条件，详细分析了织构的分布位置、织构数量、织构深度以及载荷等因素对轴承静态性能的综合影响，并充分探讨了能够提升轴承承载能力、降低摩擦阻力、增大最小油膜厚度以及改善润滑膜有效存在范围的织构配置和载荷条件。利用Winkler模型的织构化轴承弹流润滑分析结果表明：表面织构对轴承静态性能的影响更为显著，柔性轴承具有更大的偏心率和最小油膜厚度，以及较小的油膜压力峰值。