直列式四缸柴油机由于功率大、外形尺寸小和良好的经济性能,而具有明显的匹配优势,应用越来越广泛。由于直列式四缸柴油机本身结构的特点,其无法通过自身平衡二级往复惯性力和惯性倾覆力矩,从而引起柴油机的低频振动,影响其向高端应用领域扩展。加装双轴平衡机构是直列式四缸柴油机主动减振的技术关键,成为其发展一个趋势。分析了直列式四缸柴油机激振力的特点,阐述了双轴平衡机构的设计原理。某型直列式四缸柴油机安装有只能平衡二级往复惯性力非全长式A类平衡机构,为了部分消除倾覆惯性力矩和减少对平衡机构的改动,采用“粗-细双轴”平衡设计理念,借助MATLAB优化工具对平衡机构的安装位置和粗细双轴的结构参数进行优化设计,优化后该型柴油机倾覆力矩衰减了19.51%,工作噪声降低5.0dB(A)。平衡机构平衡轴受载变形导致轴颈倾斜影响滑动轴承润滑状态,因此经常出现烧瓦或抱轴故障,为此设计出了对中性、润滑性能更好的回转双曲面滑动轴承并对其进行可靠性优化设计,提出了基于网格法的统一目标优化算法。优化后滑动轴承摩擦功耗降低23.1%,温升降低54.0%。建立了轴颈倾斜圆柱面和回转双曲面滑动轴承流体动力润滑模型,借助MATLAB工具应用数值算法解得其润滑模型,对比分析了两种滑动轴承在不同工况下油膜压力、厚度分布、轴颈倾斜角度、平衡力矩和静态特性,可知回转双曲面滑动轴承对受载或形位公差导致轴颈倾斜的适应能力更强。建立了轴承一平衡轴系统的有限元简化模型,借助于ANSYS软件对模型进行模态分析。可知平衡轴的一阶临界转速大于平衡机构的最高转速5000r/min,即在平衡机构转速范围内不会发生共振,滑动轴承参数符合设计要求。为了验证滑动轴承工作可靠性和加工误差对双轴平衡机构润滑性能的影响,设计出平衡机构滑动轴承不同工况下油膜厚度测量试验和相同工况下不同加工精度的平衡机构的正交试验,通过试验可判断出不同工况下滑动轴承的工作情况和对滑动轴承工作可靠性影响最大的加工误差。