由于发动机曲轴-活塞系统对发动机的整体性能有很大的影响。其摩擦功耗占发动机功耗的80％左右，曲轴轴承、连杆轴承、活塞销轴承和活塞环—缸套摩擦副是发动机中重要的摩擦副。研究表明，发动机摩擦功耗的25％～50％是活塞环—缸套摩擦副消耗的，活塞环的工作状况影响着发动机的经济性、排放特性等；发动机轴承经常因为润滑问题而过早失效，进而影响整机性能。因此对其研究具有重要的意义。 本文主要通过研究发动机中动态参数对摩擦和润滑的影响，利用当前先进的集成设计方法进行发动机的集成设计研究，建立相应的研究框架模型。在此基础上对具体的问题建立数学模型，讨论分析曲轴-活塞系的二阶动力学、并进行活塞环和轴承的润滑设计。重点讨论影响轴承工作性能的多种因素，如污染、粗糙度效应和微沟槽等，这些因素与流体动压力、最小膜厚以及Mises应力场之间的关系。将研究结果应用于发动机设计，可以显著降低发动机的摩擦功耗损失并提高轴承的使用寿命，这对实际的设计具有指导意义。本文的主要内容与研究结果包括： ①分析活塞-曲轴系统的动力学特性，以时间序列来表达系统的运动速度、加速度与跃度的变化，获得该系统的全面动特性。并对活塞-曲轴系统进行了惯性力分析，针对性地提出改进活塞曲轴系统性能、减小二阶运动、降低摩耗的途径，另一方面也提高了发动机的整体性能。 ②联合滑动轴承的雷诺方程、粘度方程、密度方程与载荷方程等基本方程，得到压力分布与油膜厚度分布，进而由接触力学分析得到轴承衬内的应力分布，应力分布影响材料的塑性变形，对分析滑动轴承的胶合失效有实际意义。因此建议由最大Mises应力宋指导滑动轴承的设计。 ⑧通过数值模拟法得到随机产生的粗糙表面，进一步修正轴承润滑油膜几何方程，联立其它方程计算轴承的膜厚分布和流体动压力分布，从而分析轴承胶合失效的机理。结果表明表面粗糙度因素对轴承工作性能影响不可忽略。 ④分析了微沟槽表面滑动轴承的润滑性能，计算结果表明微沟槽表面轴承的 压力分布与光滑表面轴承有着显著不同。轴承表面油槽中的油在油润滑时能防止 轴承表面的胶合失效，而且这种轴承衬表面的应力分布与光滑表面轴承的应力分 布也有显著不同。 ⑤介绍了润滑油中污染物的评定参数。首次分析了污染对滑动轴承性能的影 响；研究了污染物的大小、位置对流体动压力分布与Mises应力场的影响。较大。的污染物刺破润滑油膜，而较小的污染物在高压区对流体动压力分布与Mises应 力场的影响显著，其影响不可忽略。结果很好地解释了发动机轴承的过早失效。