机械密封广泛应用于化工、制药、食品、冶金等很多行业的旋转机械设备中,是一种常见的密封形式,其最为关键的部分是滑动环以及辅助密封圈。本文以单端面机械密封为研究对象,从有限元仿真、理论模型构建、润滑数值模拟、试验研究等几个方面开展了系统的研究。本文研究和成果包括：在有限元分析的平台上建立了机械密封动环和静坏的轴对称计算模型,模拟分析了机械密封在稳定工作时的温度场和应力场分布,研究了机械密封的材料导热系数、介质压力、弹簧比压、转速对温度场和应力场的影响规律；利用有限元软件Ansys建立了机械密封O形橡胶密封圈轴对称计算模型,分析计算了其在两种不同的安装方式下的变形、Von Mises应力分布,及其与轴套接触的接触应力和摩擦力,研究了O形密封圈的预紧压缩率、介质压力和凹槽宽度对密封性能的影响；利用自相关函数,构建了密封环滑动面三维粗糙表面,建立了考虑表面粗糙度的滑动面微观流体动压润滑模型,运用Matlab进行编程求解,计算出了机械密封在工作过程中形成的滑动面流体动压润滑的流体膜压力分布和流体膜厚度分布、流体膜承载力、摩擦力、发热量以及泄漏量；系统研究了机械密封的弹簧比压、转速、端面宽度、端面变形和端面倾斜等影响因素对机械密封流体膜压力分布、流体膜厚、流体摩擦力、发热量及其泄漏量的影响,得到了具体的影响规律曲线,并进行了详细的分析；设计研制了一台弹簧比压可调的机械密封试验装置,试验研究了机械密封在不同转速、不同介质压力、不同弹簧比压下的温升量、摩擦扭矩、泄漏量,并在一定程度上验证本文的理论研究成果。本文的研究成果,可为机械密封的应用和进一步研究提供理论借鉴。