Y型密封圈(以下简称Y型圈)因为其结构简单、可靠性高而广泛应用。作为设备中关键技术,密封的可靠性直接影响整个设备的安全性和工作稳定性。一般对气动密封圈的要求包括对介质的密封能力、具有尽量低的摩擦力、具有更长的寿命。因此对密封圈的研究涵盖某一时刻密封圈的密封性能和性能随着时间的演化规律。本文通过有限元分析和台架实验研究相结合,对Y型圈不同工况下的密封性能、密封圈可靠性以及密封性能随着老化时间的演化规律进行较全面的研究。首先,作为虚拟验证,本文提出了基于有限元的Y型圈尺寸波动下的可靠度计算方法。作为基础工作,先建立了Y型圈的稳态有限元计算模型,初步计算出了密封圈不同方向、不同压力下的变形、应力分布、接触压力分布、摩擦力大小。然后在此基础上,提出了利用Ansys PDS模块,以最大接触压力和最大剪切应力判据作为判断准则的可靠度计算方法。同时,通过分析密封特点,选出几个重要优化指标并制定优化目标,在PDS模块通过编程提取密封圈最大剪切应力、最大接触压力、摩擦力、最大压力梯度、接触长度等作为优化指标,分别算出每一个指标对每一个尺寸变化的灵敏度大小,根据灵敏度分析结果,对密封圈结构进行优化。通过仿真验证,每一个指标都得到12~23%的提高。进一步,介绍一种自行设计的能分别测量密封圈两个方向摩擦力的往复密封实验台、它有以下几方面作用:对有限元模型进行实验验证、为密封圈的密封性能可靠性进行台架实验验证、台架实验本身作为一种研究手段,研究密封圈在不同工况下的密封性能。本文给出Y型圈在不同压力、方向、速度、环境温度下的摩擦力测量结果并进行了分析;通过不同压力下的实验数据和有限元结果进行对比,证明有限元分析结果和此基础上提出的可靠性和灵敏度分析方法的合理性和正确性。最后,寿命预测作为可靠性研究的重要部分,本文通过实验手段、针对老化对密封圈的影响,以密封圈唇口开口宽度大小、材料硬度、摩擦力的变化作为研究对象,研究这三个指标随着老化时间的变化规律,并在前人提出的寿命预测模型基础上,分别拟合出这三个参数在不同温度和老化时间的寿命预测模型。研究表明尺寸的变化很好的符合前人提出的寿命预测模型,但硬度变化和摩擦力的变化和前人提出的模型并不完全相符,存在有待改进的空间,不过仍然有一定的实际意义。