在内燃机中活塞-缸套的摩擦特性对机械损耗、发动机寿命的影响是相当大的,如何降低摩擦力、提高燃油经济性和发动机效率一直都是发动机研究中的关键问题。采用摩擦试验机对发动机活塞和缸套的摩擦状态进行模拟实验,对于测试缸套和活塞的摩擦状态、验证机械效率及材料表面摩擦特性、提高结构寿命是十分必要的技术工作,对提高内燃机的性能具有十分重要的现实意义。为解决摩擦试验机在高速转动条件下的传感器激励和信号发送问题以及多工位测试中多缸摩擦力不能解耦的问题,本文基于平均指示压力（IMEP）法,设计了一种基于信号无线传输和无线供电技术的多工位活塞-缸套系统摩擦力测量模拟试验机,并着重研究了试验机的相关理论和关键技术。主要研究内容如下:（1）对曲柄活塞运动机构,采用拉格朗日乘子法建立了动力学方程,将惯性力、连杆内力、载荷力及摩擦力关联起来,得到了IMEP法的解析数学模型。该模型不仅考虑了连杆轴向内力对摩擦力的影响,而且考虑了连杆截面的切向力及附加弯矩对摩擦力的耦合作用。推导了活塞运动速度的准解析表达式,可描述在电机拖动条件下滑块速度和曲轴速度之间的数学关系,为准确计算活塞-缸套间的摩擦力提供了理论基础。（2）设计了基于无线供电和无线信号传输的高速多工位活塞环-缸套摩擦试验机的总体结构。活塞环加载结构采用了新型可分离的楔形瓣增力加载机构,可有效降低电机拖动系统的负载。该结构一方面减少了摩擦试验机不必要的能量损失,另一方面减轻了电机拖动系统的速度波动,有利于保证测试精度。此外,对连杆—活塞进行了多柔性体动力学有限元瞬态分析,着重分析了连杆的轴向力和切向力对摩擦力测量精度的影响规律。（3）对所涉及的电气系统和软件系统进行了总体设计,提出了基于位置关系的测试数据同步技术方法。