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本文根据与广西玉柴机器股份有限公司合作项目的要求,对曲轴-飞轮组合进行试验模态分析获取其固有频率、振型和阻尼,对建立的模型进行有限元模态分析,将计算结果与试验结果对比分析,并从结构和材料方面对曲轴-飞轮组合优化,对优化前后的结构进行静力分析、验证强度,达到在减少柴油机振动的同时保证强度的目的。本文制定了模态分析的试验方案,采用自由支撑、锤击法单点激励、多点拾振的测试方法,并通过配置的测试系统采集、分析振动数据,获得了曲轴-飞轮组合前6阶固有频率、振型以及阻尼,并根据力谱图、相干函数和MAC来论证试验结果的准确性。由试验结果可知曲轴-飞轮组合的第1阶固有频率为170.03Hz,与柴油机的燃烧激振频率接近,容易引起共振。用基于UG+HyperMesh+ANSYS联合求解的方法,对曲轴-飞轮组合进行计算模态分析,获得前10阶固有频率和前6阶振型,并与试验结果对比分析,第1、2阶固有频率与试验结果的误差仅为4.25%和-5.18%,前5阶振型与试验结果一致,从而验证了有限元计算结果和模型的准确性。为了改进曲轴-飞轮组合,提高优化效率,在ANSYS中建立曲轴-飞轮组合的参数化模型,并对其进行有限元模态分析,获取前6阶固有频率和振型,与前一种模拟方法得出的结果对比分析,得知HyperMesh划分网格得到的有限元模型质量较高。与试验结果对比分析,从固有频率和振型上验证计算模态分析结果和参数化模型的准确性。为提高曲轴-飞轮组合第1阶固有频率,避免共振,从改进结构和材料两方面对其进行优化。对曲轴结构改进：曲轴-飞轮组合的第1、2阶固有频率的增幅分别为27.3%和20.9%；对应的DMX降幅分别为6.75%和8.63%,优化效果非常明显。对飞轮结构改进：第1、2阶固有频率的增幅分别为7.66%和4.93%；对应的DMX降幅分别为0.70%和5.82%,优化效果一般。对材料改进：从常用材料属性列表选择满足要求的轴承钢代替原来的高强度钢进行模态分析,第1、2阶固有频率增幅分别为1.50%和1.22%；对应的DMX降幅为0.21%和0.31%,优化效果不明显。为验证优化后结构是否还能满足强度要求,对曲轴-飞轮组合进行受力分析,在原来参数化模型的基础上加参数化圆角,建立施加在圆弧面上的面载荷命令流。对优化前后的结构进行静力分析,得知优化后的结构全部都满足强度要求,并且在改进曲轴后,曲轴-飞轮组合的最大应力和最大应变比原来降低了18.436%和18.954%；改进飞轮后,最大应力和最大应变比原来降低了0.01%和0.150%；改进材料后,最大应力比原来增加了0.244%,幅度非常小,最大应变比原来降低了0.132%。