缸套-活塞系统是内燃机最重要的摩擦副之一,其润滑状态对内燃机机身振动产生很大的影响。在以往很多的研究中,由于理论上的局限和计算能力有限等原因,人们往往将这两者孤立起来研究。文中阐述了内燃机机身振动信号的产生机理,并通过仿真和实验对内燃机缸套-活塞润滑对机身振动的影响进行了研究。介绍了内燃机活塞动力学和缸套-活塞润滑理论,并阐述了机身振动信号产生机理。将流体动压润滑和微凸体接触引入多体动力学仿真技术中,建立了单缸内燃机虚拟样机,针对缸套-活塞系统、曲轴系统和油膜润滑进行了联合仿真研究,系统地得到了活塞横向位移、活塞绕活塞销转角、缸套-活塞间最小膜厚比以及活塞对缸套作用力等数据。通过分析发现,缸套-活塞间的润滑对活塞与缸套间作用力产生较大的影响,在微凸体接触状态下,降低缸套-活塞粗糙度能够改善缸套-活塞间的润滑,从而显著减轻活塞对缸套的作用力。研究内燃机机身振动信号不可避免地涉及到振动信号的采集与分析。文中利用图形化的编程软件Lab VIEW,开发了一套完善的振动信号测试与分析系统。应用队列状态机为设计模式,综合状态机结构、事件结构和生产者／消费者结构的优势,设计了系统模块的统一构架和仪器面板,实现了对非平稳信号的测试与分析处理,并通过实验验证了系统的实用性和有效性。在工程中,具有一定规则凹坑形貌的表面,可以有效地改善润滑和抗磨效果。文中选取规则凹坑表面这一典型形貌特征,并基于规则凹坑表面能改善润滑的事实,设计并在普通缸套内表面上加工出规则凹坑。利用时域、频域、时频分析以及小波包分析等信号处理手段,研究了缸套和活塞间润滑改善后内燃机机身表面振动信号产生的变化。结果显示缸套和活塞间润滑的改善可以降低机身表面振动信号的高频成分。同时,也说明了运用时频方法和小波包能量特征向量对非平稳信号的分析是有效的。本文建立了一个包含摩擦学行为的单缸内燃机虚拟样机,并开发了一套内燃机振动信号测试与分析系统,为发展和完善内燃机缸套-活塞润滑对机身表面振动信号影响研究奠定了基础。