“能源”与“环境”是21世纪车用发动机产业的两大研究主题，发动机的节能减排已经成为社会普遍关注的挑战性问题之一。世界工业部门的1/3~1/2能源是以摩擦形式被消耗，磨损失效方式占机械零件失效的60%~80%，造成巨大的直接和间接经济损失。本文通过基础理论研究、试验分析、数值算法、仿真计算、优化分析等手段，系统的分析了轴系中主要摩擦副的润滑机理和动力学，全文的主要研究内容如下：运用正交试验和遗传算法优化BP神经网络相结合的方法，开展以降低摩擦功耗为目标的活塞环优化设计；在传统润滑模型的基础上，运用控制体积的质量守恒原理建立宏观空穴模型和微凸体空穴模型，分析油膜破裂区域、油膜压力分布、摩擦性能随转角变化规律；结合SVR磨损试验机，研究不同边界条件对摩擦系数的影响，总结了磨损较大的原因。采用有限元法求解活塞裙部润滑控制方程，分析各个参数对动力学、摩擦功耗的影响；在润滑模型的基础上，采用正交试验结合回归算法，评价了各参数对摩擦功耗的影响权重，并开展了线性与非线性回归对比；将活塞环载荷和活塞热变形考虑于活塞裙部润滑研究中，使模型更为贴近实际，分析了活塞环载荷和活塞热变形对活塞裙部润滑影响。以多阶梯轴为研究对象，将简单弹性力学理论与摩擦学理论耦合，建立热流体动压润滑模型，分析挠度不对中引起的角度对油膜压力分布和机油温度场分布的影响；运用控制体积的质量守恒原理建立滑动轴承润滑空穴模型，对比分析了传统模型、宏观空穴模型和微凸体空穴模型的油膜压力分布和密度分布，该项研究为后续连杆轴承和主轴承的润滑研究奠定基础。建立曲柄-连杆弹性流体动态液压润滑模型，结合双正交试验设计，分析影响摩擦平均有效压力、最大油膜压力和最小油膜厚度的参数的权重；根据正交试验结果，结合线性回归和逐步回归对摩擦平均有效压力、最大油膜压力和最小油膜厚度进行预测和响应面分析；采用支持向量机对干摩擦进行识别，这对柴油机曲柄-连杆避免干摩擦和减少摩擦功耗具有积极意义。对比分析三种曲轴-主轴承模型下的曲轴应力和扭转角，结果表明采用准确的计算模型对曲轴应力预测和疲劳分析是非常重要；基于弹性流体动压润滑模型开展了各润滑参数对主轴承润滑特性影响的机理研究；采用正交试验和神经网络相结合主轴承干摩擦进行识别和摩擦功耗进行优化。基于模态缩减理论建立曲轴-机体动力学模型，研究曲轴-机体在不同耦合模型下柴油机结构振动和噪声，结果表明该3种耦合算法预测的振动差异不大，噪声分布有一定差异，并总结了引起噪声差异的主要原因；建立刚性曲轴和柔性曲轴下整机动力学模型，结果表明刚性曲轴模型易引起机体的皮带轮端和飞轮端的振动过大。