表面织构在降磨减摩方面具备巨大的潜力,近三十年来已成为摩擦学领域的研究热点。齿轮作为通用性传动零件,其自身可靠性、稳定性对机械系统的整体性能至关重要。为获得更好的齿面润滑及减摩效果,提高齿轮抗胶合和抗磨损能力,齿面织构的设计一直以来都备受关注。本文重点针对沟槽织构圆柱直齿轮的摩擦性能进行探讨,通过构建沟槽织构流体仿真模型构建、开展流体仿真分析、进行基于等效模型圆柱滚子的摩擦试验研究以及基于真实齿面的摩擦试验验证共四个方面内容展开研究,为齿轮表面沟槽织构的设计、加工及应用提供有益探索与经验积累。首先,开展沟槽微织构齿轮润滑性能仿真。分别对考虑空化效应前、后模型进行求解,探究不同卷吸速度、沟槽深度与宽度对模型动压性能的影响规律。结果表明,沟槽织构的存在改变了流体域油膜压力分布状态;卷吸速度的大小对空化效应的强弱有明显影响;考虑空化效应前后的模型均在低速时取得动压性能参数f峰值,分别在沟槽较宽且较浅和沟槽中等宽度且较浅时表现出更好的润滑性能。其次,基于齿轮等效模型开展沟槽微织构圆柱滚子试验研究。利用皮秒激光进行沟槽微织构的加工,MMS-2A摩擦磨损试验机进行摩擦试验;通过试验前后磨损量、平均摩擦系数及损伤形貌的综合判断,重点探究沟槽宽度与深度对圆柱滚子摩擦性能的影响规律。结果表明,在较浅和较深沟槽深度以及中间沟槽宽度参数下可取得较好的摩擦性能;结合仿真结果发现考虑空化效应模型更符合真实润滑情况,综合试验与仿真结果选择最优组为12号试件。最后,基于真实齿面开展沟槽微织构齿轮摩擦试验验证。在前述研究的基础上开展齿轮摩擦试验,通过显微镜观测法判定齿面损伤程度。结果发现,在相同的试验条件下,齿面最大损伤面积率降低了51.2%,最小损伤面积率降低了42.2%,沟槽织构齿轮比无织构齿轮具备更好的抗胶合性能,沟槽织构的存在有效提升了齿轮的摩擦性能。