圆柱滚子轴承是典型的线接触副零件,具有较大的承载能力,因此被广泛的应用于机械系统中。在润滑条件下,线接触副的压力分布及膜厚分布通常对机械零件的性能和寿命有着很大的影响。目前弹流润滑理论已经基本完善,但在有限长线接触弹流润滑领域研究还是相对较少,且实际工况较为复杂。为此本文开展多尺度参数影响下的圆柱滚子润滑特性研究,分析多尺度参数对其润滑特性的影响规律并结合优化设计,提高轴承的使用寿命及润滑可靠性。为了研究固体颗粒对润滑状态的影响,建立了含固体颗粒的线接触润滑模型,为后续研究提供了理论基础和技术保证。将含固体颗粒的线接触润滑模型与不含固体颗粒的模型进行比较后得出的数值结果表明:含固体颗粒的线接触模型与实际的润滑模型更接近;颗粒阻碍着润滑油的流动,会对压力分布以及膜厚膜厚分布产生影响。通过此模型研究了表面粗糙度对润滑性能的影响,发现考虑表面粗糙度后润滑情况更为复杂,因此为了避免片面的研究,在后续研究轴承润滑性能时考虑了表面粗糙度的影响。提出了一种基于响应面法和首次穿越法的微极流体弹流润滑时变可靠性分析方法。首先利用响应面法建立了最小膜厚的响应表达式,再通过膜厚比公式建立了润滑可靠性的极限状态方程。最后采用首次穿越法计算润滑时变可靠性。相比于蒙特卡罗法,该时变可靠性方法具有较高的精度和效率。计算结果表明,在轴承磨合初期,由于接触区表面粗糙峰磨损,使得润滑可靠性在该期间内随着时间增加。基于自回归模型,采用AR型数字滤波与快速傅里叶变换相结合的方法,生成符合高斯分布的表面粗糙状态,结合轴承动力学,建立了有限长微流体模型,计算结果表明该模型可准确、全面地描述轴承实际润滑情况。结果表面,圆柱滚子轴承润滑会有“端面效应”,最小膜厚与最大油膜压力均出现在滚子两端。以轴承的额定动载荷与最小膜厚作为优化目标完成圆柱滚子轴承的结构优化。比较了遗传模拟退火算法与改进的灰狼算法的收敛性与稳定性,后者的表现明显高于前者。经优化设计后的圆柱滚子轴承,最小油膜厚度增加了1.99%,同时在载荷分布与最大接触应力等方面表现都好于初始设计。