艉管轴承作为舰船推进系统的重要组成部分,其摩擦润滑特性对舰船的服役性能及寿命可靠性具有重要影响。水润滑艉轴承低速重载的运行工况加之水介质低粘度的特性,使得这类轴承在运行过程中往往处于混合润滑甚至边界润滑状态,这将不可避免地导致轴与轴承之间摩擦面的直接接触和轴承材料的磨损。因此,相较于其它类型的滑动轴承,水润滑艉轴承对材料的耐磨性提出了更高的要求。此外,水润滑艉轴承材料的弹性模量通常只有金属材料弹性模量的几百分之一,这就使得轴承弹性变形量和水膜厚度处于同一个数量级,因此其弹性变形量对轴承润滑性能和结构设计的影响不可忽略。水润滑复合材料艉轴承的摩擦润滑特性对材料及结构参数的变化十分敏感,设计难度较大,传统的轴承润滑性能计算方法没有考虑弹性变形和磨损劣化的影响,难以获得理想的计算精度。据资料统计,由于艉轴承过度磨损和设计缺陷等问题所导致的大型舰船推进系统故障,已经成为制约舰船可靠性提升的主要瓶颈。因此,亟待开展水润滑艉轴承材料及设计方法的相关研究,从而改善轴承工作性能,提高其运行可靠性及使用寿命。本文从水润滑轴承材料制备技术出发,研究了填料种类、填料比例、配副表面形貌等因素对水润滑轴承材料摩擦磨损性能的影响,并在此基础上研制了一种摩擦系数低、耐磨性好的改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）水润滑轴承材料。此外,开展了计入轴承弹性变形的水润滑艉轴承润滑特性预测分析工作,使用CFD-FSI方法研究了轴承材料、结构、工况以及渐变磨损劣化对轴承性能的影响。最后通过轴承试验验证了本文提出的水润滑艉轴承润滑性能数值计算方法、轴承材料特性以及轴承摩擦润滑机理。本论文的主要工作如下:（1）提出了一种考虑材料弹性变形及磨损劣化影响的水润滑高分子复合材料轴承仿真分析及优化设计方法。基于流固耦合分析方法,将轴承弹性变形及磨损劣化的影响引入到轴承润滑特性的仿真中。研究了轴承材料参数、结构参数以及工况参数对水润滑轴承润滑性能的影响规律。分析了弹性变形及磨损劣化对高分子复合材料轴承润滑特性的影响机理,阐述了水润滑艉轴承弹性变形和许用磨损量的判定方法。精细构建了考虑弹性变形及磨损劣化影响的水润滑艉轴承优化设计方法,并用其对某一型号艉轴承结构进行了优化设计。（2）研究了不同比例的单一纤维填料和组合纤维填料增强的UHMWPE水润滑高分子复合材料的摩擦磨损性能。研究表明,使用单一碳纤维、玻璃纤维以及两者组成的复合填料均可以有效降低UHMWPE的摩擦系数和磨损率,但和单一填料相比,复合填料填充的UHMWPE材料磨损率更小,复合填料可将材料磨损率进一步降低50%。纤维填料的加入增加了基体的机械强度,提高了材料的承载能力,抑制了疲劳裂纹的产生和扩展。此外,纤维填料的加入对配副表面有一定的抛光作用,并且有利于在配副表面形成完整致密的转移膜,将金属和多聚物之间的摩擦转化成转移膜和多聚物之间的摩擦,从而显著降低了水润滑复合材料的摩擦系数和磨损率。（3）研究了配副表面形貌、载荷以及转速等工况参数对高分子复合材料摩擦磨损性能的影响。研究表明,配副表面形貌和工况参数对复合材料的摩擦磨损行为有重要影响。配副表面粗糙度越大,在其表面越容易形成转移膜,从而减小摩擦系数。但随着配副表面粗糙度的增大,高分子复合材料的磨损率也将迅速增大。在边界润滑状态下,改性UHMWPE复合材料的摩擦系数随着转速及负载的增大而逐渐减小。干摩擦工况下其摩擦系数随着转速增大而增大。该研究结果对高分子复合材料的实际应用有着重要参考意义。（4）基于高分子聚合物轴承材料的改性和水润滑轴承的优化设计研究,制备了改性UHMWPE水润滑艉轴承并对其摩擦润滑特性开展了试验研究。利用水润滑轴承原理样机试验台对比研究了Thordon SXL、丁腈橡胶以及改性UHMWPE三种轴承材料的润滑特性。研究发现,改性UHMWPE轴承的启动扭矩及摩擦系数均最小,具有最优的摩擦润滑特性,同时发现纤维填料改性是研制低摩擦、低磨损、高负载舰船水润滑轴承材料的有效手段。此外,建立了艉管轴承寿命考核试验机,通过频繁启停试验对改性UHMWPE轴承的耐久性进行了考核,并且对轴承的水膜厚度和水膜压力分布进行了测试,表明改性UHMWPE轴承能够形成良好的动压润滑并具有良好的耐磨性,能够满足艉管轴承的使用寿命要求。