为了满足机械的特定功能、加工精度、使用寿命以及运输方便等要求,机械往往不是一个连续的整体,而是由众多的零件组合装配成的。零件和零件之间相互接触就形成了我们所说的“结合面”。复杂机械往往由成千上百的零件装配而成,这样就会形成大量的结合面,这大量的结合面累积起来就会对机械的整体动态特性以及功能的实现产生很大的影响。并且,随着机械产品质量和精度要求的不断提升,对机械的动态性能要求越来越高。所以,在设计机械过程中,考虑结合面的影响就尤为重要。本文基于三维分形理论,建立了结合面接触刚度和接触热导模型,并以模态耦合系统为研究对象,在考虑结合面的情况下,研究了结合面微观形貌参数对接触特性和系统稳定性的影响,做的工作有:(1)查阅相关文献,探讨对结合面动力学进行研究的意义。基于结合面分析研究的三大接触模型:赫兹接触模型、统计学接触模型、分形理论接触模型,概述了结合面研究的发展历程和国内外的研究现状。最后,提出本文的研究方向和研究内容。(2)基于三维分形理论,建立结合面的法向和切向接触刚度模型。利用仿真软件分析了各微观形貌参数对接触刚度的影响,为之后分析微观形貌参数对整个机械系统动态特性的影响做准备。(3)利用之前得到的微凸体以及结合面的接触载荷,建立结合面接触热导模型。分别研究了单个以及多个微观形貌共同作用,对结合面接触热导的影响,并在不考虑接触热导和考虑接触的两种情况下,对电主轴进行热分析,从而表明在分析机械系统动态特性过程中,考虑结合面作用的重要性。(4)以模态耦合系统作为研究对象,在考虑结合面作用下,建立含有微观形貌参数的系统稳定性分析模型。根据复模态理论,并应用之前建立的三维分形结合面动态特性模型,建立考虑结合面作用的系统稳定性分析的动力学方程,从而建立起微观形貌参数与宏观系统稳定性分析之间的桥梁。(5)从微观的角度上,分析形貌参数对系统稳定性的影响。先是研究了单个形貌参数对宏观系统稳定性的影响,得到使系统稳定的单个参数的取值范围:后又分析了多个形貌参数综合起来共对系统稳定性产生的影响,得到使系统稳定的多个参数的取值区域。(6)以一组合构件为研究对象,通过有限元分析和模态试验验证本文工作的正确性和可行性。利用所建立的接触特性模型,得到组合构件结合面的刚度,并利用“固-隙-固”接触模型来等效结合面,先是通过有限元仿真分析得到构件的固有频率,之后又利用模态试验同样得到构件的固有频率,并将两种结果进行对比。