内燃机作为车辆的主要振动噪声源,其振动噪声的控制已成为世界各国普遍关注的重要研究课题之一。机体是柴油机的主要承载部件,以及整机的主要振动源子系统,不仅影响到机体本身的振动特性,而且影响到与其相联的缸盖、油底壳及附属部件的振动状况,因此低振动机体结构的研究具有重要意义。同时,随着计算机技术与工程软件的快速发展及广泛应用,数值模拟逐渐成为解决复杂工程问题的有效手段,虚拟仿真技术在机体振动领域的应用,为其物理样机的虚拟低振动设计与激励载荷分析奠定了基础,有助于设计阶段辅助产品开发。论文以柴油机多体动力学模型建立、激励载荷预测、有限元模型建立、模态计算分析、振动特性预测和机体结构改进为主要研究内容,建立了柴油机“多体动力学-有限元法-结构优化”的虚拟仿真平台,实现了机体的低振动设计目标。全文的主要研究内容如下:基于Pro/E软件建立柴油机的装配体模型,依据装配体各组成结构的设计参数在ADAMS/Engine软件中建立柴油机整机虚拟样机模型,通过爆发压力载荷的施加与转速设置来模拟柴油机实际运行工况,计算获得了柴油机的主轴颈受力与活塞敲缸力,为后续的机体振动特性分析奠定基础。基于HYPERMESH软件建立机体的有限元计算模型,依据机体有限元模态计算结果与试验模态分析结果对比分析验证了机体计算模型的合理性,其机体模态振型预测有利于确定机体裙部是主要的刚度薄弱区域。同时通过合理地施加爆发压力、主轴颈力、活塞敲缸力,计算获得了机体的振动速度,为后续的机体低振动改进设计分析奠定基础。基于ABAQUS软件开展机体的拓扑优化设计,计算获得了机体结构材料分布,结合模态预测结果并依据机体计算云图确定改进设计的结构区域,通过机体振动预测计算分析获得改进前后的机体振动速度,结果表明改进后的机体振动速度有了明显减小,尤其机体裙部振动得到明显改善。基于ADAMS/Engine软件在柴油机多体动力学模型中加装平衡轴结构,计算获得曲柄连杆机构运动过程中产生的倾覆力矩,并以平衡轴设计变量作为优化倾覆力矩的基础,运用软件ADAMS/Insight模块分析获得倾覆力矩的最佳设计值,倾覆力矩改善前后影响因素分析对平衡轴的结构设计有重要意义,不仅实现了最佳倾覆力矩下的平衡轴结构设计,而且机体二阶往复惯性力得到了明显改善,也验证了平衡机构对机体振动控制具有良好的减振效果。