发动机轴系扭转振动是影响发动机及传动系统性能和使用寿命的一个主要因素。为了检验传动系统零部件的性能(如变速箱的齿轮敲击现象)和寿命,常规的做法是在传动试验台架上对其进行测试,但是一般的台架不能模拟发动机的扭转振动特性,难以给被试件提供与实车相符的工况,无法对被试件性能和寿命进行准确评估。因此,基于传动系统试验台架的发动机扭振模拟控制系统的研究具有重大意义。本文以某四缸四冲程汽油发动机为模拟对象,阐述了发动机扭转振动产生的机理,研究了发动机扭振的激励源,建立了发动机扭振的数学仿真模型,设计并开发了发动机扭振模拟控制系统,最后搭建了相应的试验台,并对该设计进行了验证。本文首先介绍了发动机扭振模拟技术及扭振测量在国内外的研究现状,并提出了该课题的研究意义及研究内容;其次,介绍了扭转振动的基本理论以及发动机扭转振动的激励源,通过对曲柄连杆机构进行受力分析,推导出激振力矩数学公式,得到了激振力矩与气缸气体压力gP的关系,并提出了采用计算方法来配置发动机理论示功图gP~?曲线;第三,根据发动机各工作过程的理想状态方程并结合对应的边界条件,运用SIMULINK软件建立了发动机扭转振动激振力矩的数学模型,并进行了仿真分析,最终得到了发动机示功图及扭振仿真结果;第四,通过分析扭振信号的特征,明确了控制系统的基本需求,进而提出了该控制系统硬件总体设计方案,然后对各硬件进行选型并搭建了硬件平台;第五,采用SCOUT编程软件开发了该控制系统的下位机程序,实现变频器对电机的转速及扭矩的快速准确控制;然后基于C#语言开发了控制系统的上位机程序,完成了计算机与控制器的通讯、数据采集、保存、报警等功能;最后,基于发动机扭振模拟控制系统的设计,搭建了后驱变速器试验台,并在该台架上进行试验,对该设计进行了验证。试验结果表明,该发动机扭振模拟控制系统能够在一定的范围内,较准确的模拟出发动机的扭转振动特性,该课题为发动机扭振模拟控制系统的进一步设计与开发提供了良好的平台。