随着内燃机性能指标的不断提升，人们越来越关注内燃机的NVH问题。结构噪声作为内燃机噪声的主要来源，与结构振动关系密切，因此对内燃机振动性能进行改进有着极高的现实意义。本文以某国Ⅴ柴油机作为研究对象，从激励、振动响应以及结构优化三方面展开研究。　　首先，对活塞在缸孔内的二阶运动进行分析，计算热应力变形与机械变形对缸孔型线与活塞裙部型线的影响，从而使活塞二阶运动计算更加准确。对比两种情况下主推力侧最大侧向力，热固耦合与冷态条件下活塞侧推力依次为6887.78N与5667.33N，热固耦合条件下更大。热固耦合条件下最大活塞敲击动能等于29.77N·mm，冷态下为37.10N·mm。不考虑变形与考虑热机耦合变形时，主推力侧FEMP依次为0.35bar、0.47bar，副推力侧FMEP依次为0.17bar、0.28bar。可见考虑缸孔热机耦合变形量时，摩擦损失明显增大。　　其次，基于离散质量法对发动机配气机构的气门运动特性进行分析，并对气门落座冲击载荷进行计算。利用Excite Timing Drive建立了气门动力学计算模型，通过对弹簧升程、弹簧力的求解，判断该弹簧运动过程中无颤振、飞脱现象，其中气门弹簧力作为后续计算模型的载荷。同时对气门落座力进行求解，并利用FFT分析其成分，气门落座力呈现出很强的阶次性。　　再次，通过建立整机有限元模型，确定不同零部件之间的连接副，施加激励，对整机振动响应进行分析。在此过程中，选取若干点作为观测点，并与测试结果进行对比。结果表明，施加活塞敲击力对整机振动响应结果准确性影响很大，尤其在高频中更加显著。整体来看，全激励下的整机振动计算结果与测试值吻合程度高，满足分析需求。　　最后，针对活塞与缸盖罩进行结构优化。在对活塞优化时，以活塞销偏置量、配缸间隙以及中凸点高度作为优化参数，以敲击动能作为优化目标，借助于BP神经网络对58组原始数据进行训练，用6组进行测试。利用最终优化结果进行整机响应计算，各测点振动烈度都得到优化，机体位置上的测点优化效果最显著。然后，结合模态分析理论，对缸盖罩进行动态特性分析，得出缸盖罩结构的前10阶固有频率和振型。为了尽量避开激振源的频率范围，建立以前5阶固有频率各至少提高10％为约束条件、以质量最轻为目标函数的缸盖罩拓扑优化模型，拓扑优化结果可以作为缸盖罩振动性能改进的重要参考。