船舶低速二冲程柴油机中十字头轴承的工作条件十分恶劣,其工作可靠性直接影响柴油机乃至整个船舶动力系统的运行安全。除此之外,随着船舶二冲程柴油机不断向着高功率密度方向发展,十字头轴承的工作条件变得更加苛刻。因此,研究并优化十字头轴承润滑性能具有非常重要的实际意义。本文以船舶二冲程柴油机十字头轴承为研究对象,综合考虑表面粗糙度、弹性变形和温度的影响,对十字头轴承进行热弹性流体混合润滑研究,旨在确定额定工况下十字头轴承的润滑性能并进行优化。首先,根据扩展雷诺方程以及微凸峰接触理论,建立了适用于十字头轴承的热弹性流体润滑数学计算模型;然后,利用以有限元理论为基础的多体动力学方法进行十字头轴承润滑数值研究,确定了额定工况下十字头轴承的润滑性能及工作状态;最后,分析了供油特性、半径间隙和轴承结构等相关因素对十字头轴承润滑性能的影响,利用正交试验设计方法提出了十字头轴承润滑性能优化方案,并对该方案进行了计算验证。结果表明,下轴瓦周向油槽的存在会造成润滑油膜厚度分布不连续,同时导致油膜压力和油膜温度被油槽分隔而出现双峰现象;油槽边缘处接触压力大且接触时间长、面积大,导致下轴瓦容易发生磨损;润滑油最小填充率在短时间内从0.05跃升至1且存在巨大的正负油膜压力变化率,导致下轴瓦容易发生穴蚀。本文提出的优化方案为:供油压力1.4MPa,供油温度55℃C,半径间隙0.1mm,油槽位置90°-140°/220°-270°(相应油孔位置为115°/245°),油槽尺寸32mm(相应油孔尺寸为40mm)。优化后油膜厚度、油膜压力和油膜温度分布均匀;油槽边缘处的接触压力得以消除且滑油最小填充率明显增加,下轴瓦磨损及穴蚀的程度减轻。本文的研究不仅确定了额定工况下十字头轴承的润滑性能,而且提出了一种优化方案并达到了提高十字头轴承润滑性能的目的,为十字头轴承下轴瓦油孔油槽的结构设计以及轮机润滑系统的日常管理提供了有益参考。