往复式压缩机是一种应用广泛的动力机械,其振动特性关系到它的寿命和工作效率,其中曲轴系统的振动是引发整机振动的重要因素。曲轴系统的振动包括横向振动和扭转振动,对于支承较多的六列往复式压缩机,扭转振动是轴系的主要振动形式,容易在压缩机的工作转速范围内产生扭转共振,对轴系和机体其他部分零件造成破坏。本文结合工业与信息化部项目“海洋大功率往复式压缩机振动与噪声控制技术研究”,开展海洋大功率往复式压缩机轴系扭振特性分析,主要研究内容有:(1)首先对大功率往复式压缩机曲轴系统进行模态分析。建立曲轴扭转振动系统集总参数模型,求解各阶扭转振动固有频率和振型,同时采用有限元法建立大功率往复式压缩机曲轴有限元模型,求解得各阶模态信息,并对两种模型求得模态信息进行对比,结果比较接近,相互印证了两种模型的有效性;(2)其次基于模态叠加原理,完成曲轴系统的扭振响应求解。分析海洋大功率往复式压缩机曲轴系统的结构特性及动力学特性,完成曲轴系统多自由度振动系统的受迫激励分析。然后基于求解得曲轴系统固有频率和归一振型,利用模态叠加法求解曲轴系统多自由度扭转振动系统响应,并分析各阶振型对整体响应的贡献量,其中前三阶贡献较大;(3)然后基于刚柔耦合多体动力学理论,完成曲轴系统扭振分析。建立曲轴系统三维模型,根据实际配合关系建立多刚体动力学模型,用包含有模态信息的曲轴柔形体文件替换刚性体,完成大功率往复式压缩机曲轴系统刚柔耦合多体动力学建模,对曲轴系统的动力学仿真,获取曲轴系统动态响应,提取曲轴自由端扭振响应,结果显示压缩机轴系扭振响应符合安全使用要求;(4)最后基于集总参数和刚柔耦合多体动力学模型进行振动控制研究。采用直接求导法求得一阶扭转固有频率对轴系结构参数的灵敏度,基于该灵敏度分析对压缩机轴系进行有针对性的动力学修改。结合最优拉丁超立方采样技术、径向基神经网络拟合技术和遗传算法寻优技术对曲轴结构尺寸参数进行优化设计,从而实现包括曲轴系统扭振性能在内的整体优化。