曲轴是柴油机的主要零部件，其强度和刚度对柴油机工作性能和寿命有决定性的影响。由于曲轴承受由气缸内的气体压力及往复和旋转质量惯性力引起的周期性变化的载荷，并对外输出转矩，由此曲轴内部会产生交变的弯曲应力和扭转应力，可能引起曲轴疲劳失效，甚至会造成曲轴断裂，引起重大事故；此外，曲轴轴系的振动会引起柴油机机体的振动，影响飞轮端转矩输出的均匀性，导致凸轮轴等其它附属机构的振动。因此，研究柴油机轴系振动对于提高柴油机曲轴工作可靠性具有重要意义。　　 本文以4105柴油机曲轴为研究对象，采用有限元计算和多体动力学相结合的方法对曲轴自由模态和整机动态特性进行了研究，并通过模态试验对曲轴的模态计算结果进行了验证。　　 根据4105柴油机曲轴的结构特点，建立了曲轴有限元模型，对曲轴自由模态进行了计算分析。计算结果表明，曲轴振动固有频率较低，自由模态有限元计算2000Hz内共有9阶模态，最低阶模态的频率为313.7Hz，曲轴扭转刚度和弯曲刚度都比较小，扭转振动在曲轴的振动形态中占主导地位，曲柄销过渡圆角处变形量较大，应力集中明显，是曲轴振动的危险区域，在柴油机工作转速范围内会引起共振。　　 采用多点激励单点响应法对4105柴油机曲轴进行了模态试验，总共布置了432个测点，获得了0～2000Hz频率范围内的曲轴模态参数。通过模态试验结果和有限元计算结果对比分析表明，曲轴在2000Hz内共有6阶模态，固有频率分布较为密集，最低阶模态的频率为336.1Hz，扭转振动和弯曲振动在曲轴的振动形态中占主导地位；曲轴有限元计算结果与试验结果差异较小，有限元计算结果较好的反映了曲轴的固有振动特性。　　 建立了4105柴油机曲轴系柔性多体动力学模型，进行了4105柴油机台架实验，对部分工况下的示功图进行了测量，并以示功图数据为边界条件，对前50个工作循环进行了动力学计算。计算结果表明，在1882 r/min、2079 r/min两个转速下，由于激振力频率分别和曲轴一阶固有频率和二阶固有频率相同，曲轴产生共振，但扭转角仍处于许用范围内；第1缸和第2缸活塞侧向加速度数量级明显大于第3缸和第4缸，共振时，各缸活塞侧向加速度出现同时刻的峰值对应；各主轴承载荷随柴油机发火顺序依次表现出相应的峰值响应，轴承反力最大值都出现在与主轴承相邻的气缸的压力爆发时刻，第5主轴承最大轴承反力略高于其它主轴承；曲轴自由端x方向变形量和速度均明显大于y方向；曲轴动能呈下降趋势，势能基本保持在同一范围内。　　 提出曲轴扭转振动的控制措施并进行仿真。仿真结果显示，安装扭振减振器后减振效果较为明显，曲轴最大扭转角仅为0.09°；而改变发火顺序对四缸四冲程柴油机基本无减振作用。