活塞环是发动机的重要组成部件，在发动机运行过程中起着重要的作用，当今能源环境问题日益严重，降摩减耗成为时代主流。如果对活塞环-缸套摩擦副进行数学仿真分析，通过改变某些参数来改善其摩擦学设计，那么将会产生巨大的经济利益。本文基于活塞运动方程、活塞环间气体流动方程、活塞环动力学方程、平均Reynolds方程、微凸体接触模型、润滑油膜进出口边界条件以及Archard磨损模型等为基础，建立了活塞环-缸套系统的混合润滑模型。并且对于平均Reynolds方程求解的两种方法—积分算法和差分算法进行了研究分析，以桶形环与锥形环为研究载体观察它们在数值计算中的优点与缺陷。基于此模型对于某型号发动机三道活塞环分别进行了润滑仿真，得到了表面粗糙度、活塞环弹力、润滑油粘度、活塞环型线等不同因素对于活塞环润滑性能以及摩擦功耗的影响。得出了以下结论：1）在求解速度上，积分算法相对于有限差分法更快；2）有限差分法对于活塞环型线的依赖性更小，而积分算法对于活塞环的型线依赖性大；3）Reynolds边界条件相对半Sommerfeld边界条件在油膜承载区域的确定上更准确；4）粗糙度对于润滑性能的影响主要体现在上下止点附近，改善上下止点附近的粗糙度有助于改善润滑性能；5）弹力对于摩擦功耗的影响很大，改善弹力有助于减小摩擦损失；6）提出了活塞环型线的优化方案；7）运用倒拖实验对于优化方案进行验证，实验结果表明，优化后活塞环组机械损失明显降低。