发动机作为主要的动力机械之一,广泛应用于船舶、汽车、机车等交通工具和工程机械。随着发动机动力性、可靠性要求的不断提高,发动机曲轴系的工作条件也更加苛刻,其强度、振动等问题也因此变得更加突出和重要,并逐渐成为发动机仿真分析和设计计算的重点和难点。传统的发动机设计和分析方法难以满足实际的设计需要。所以本文运用三维建模技术、有限元法和多体系统动力学仿真技术等先进方法和技术对发动机曲轴系统的动力学和扭振特性进行仿真分析,并对扭振减振进行了深入的研究,具体的研究内容如下:1、利用Catia软件对曲轴系的主要零部件进行了三维实体建模,其中包含曲轴、连杆、活塞、飞轮等,并完成了自底向上的虚拟装配。并利用有限元软件的模型分析功能确定了所建立实体模型的材料特征参数和质量特征参数;然后将建立的的三维实体模型体导入到ADAMS软件里,并且在零部件间施加适当的约束,最终得到多刚体动力学分析模型。2、利用有限元分析理论,研究了两种发动机飞轮不同处理方式对整体动态性能和曲轴轴系柔性化处理结果的影响。即在Ansys workbench软件中建立发动机曲轴轴系的有限元模型,包含飞轮质量单元的轴系有限元模型和包含飞轮实体有限元模型的轴系有限元模型,在分别对这两种有限元模型进行动态特性分析的基础上,对比分析了采用飞轮质量单元和飞轮实体单元对整体动态性能的影响。3、在Adams软件中将刚性体发动机曲轴替换为柔性体发动机曲轴,得到发动机曲轴的刚柔混合模型。对刚柔混合模型进行了运动学和动力学仿真分析,在获得活塞的运动学特性曲线和曲柄销、活塞销等零部件的动力学特性曲线的基础上,进而对发动机曲柄连杆机构的动力学特性进行了分析与评价。4、利用Ansys Workbench软件和Adams软件对曲轴轴系在不同转速工况下进行了强迫扭转振动仿真分析,得出曲轴自由端和飞轮端的扭振时域响应和频域响应。进一步对时域响应和频域响应进行分析,结果表明曲轴会产生明显的一阶扭转共振,应当予以重视。5、深入研究了发动机曲轴扭转振动控制方法与措施,结合发动机曲轴自由端扭转振动仿真分析结果和减振器设计理论,详细设计了减振器,并通过对比分析设计减振器前、后曲轴轴系强迫振动仿真结果验证了曲轴扭转减振器的有效性。同时,还通过调整轴系的固有频率和输入系统的扭振能量来研究其对扭转振动的影响。