大型柴油发电机组广泛应用于各类船舶,它既可作为船舶的主电源和备用电源,也可为电推驱动系统提供电力供应,是船舶装置的重要组成部分。随着发电柴油机转速、功率等参数的提升,轴系承受着更强的冲击载荷,同时输出更大的扭矩,轴系扭转振动状况也变得更加复杂,这也使得船用柴油发电机组轴系扭转振动计算和分析显得更为重要。伴随曲轴转角周期性变化的激振转矩造成轴系各轴段互相扭转的振动,当轴系运行频率与其固有自然频率接近时,扭转振动振幅与扭转应力将均急剧增大,轴系发生共振,引起发电机组较大的工作噪声,加剧轴系传动构件的磨损,严重情况下会使轴系扭断,因而,结构设计时进行充分的模态及轴系动态特性分析,避免轴系扭转共振就显得尤为重要。本文就大型船用柴油发电机组轴系扭转振动分析开展了研究,以某6210柴油发电机组为研究对象,建立三维实体模型,利用ANSYS有限元软件进行轴系模态分析,借助AVL Excite Designer有限元软件建立机组轴系扭转振动当量系统图,并对其进行自由振动及强迫振动计算,分别得到了轴系的固有频率、各模态振型、临界转速以及连续转速运行工况下各轴段不同谐次扭转振幅及剪切应力等。分析了发电机组中柴油机发火顺序对轴系扭转振动的影响,通过比对强迫振动分析数据可以发现,单纯从扭转振动分析的角度对比,实际结构与传统理想两种发火顺序对轴系的影响差别甚微,但值得注意的是,比较两种不同发火方式的优劣,需要综合考虑多方面的影响因素,例如柴油机整体的热负荷应力情况等。借助AVL Excite Designer有限元软件进行机组单缸失火扭转振动计算,研究分析不同气缸失火工况下,发电机组各轴段扭转振幅及剪切应力变化趋势。通过对比仿真数据发现,越靠近飞轮端的气缸失火,对轴系扭转振动的影响越大。借助AVL Excite Designer软件分析高弹性联轴节、飞轮、发电机主轴及转子、减振器等系统构件参数对轴系扭转振动的影响。研究分析发现,联轴节刚度主要影响轴系固有频率及曲轴自由端振动振幅,随着其刚度的增加,二、三、四阶固有频率相应提升。随着联轴节阻尼比的增大,轴系振动振幅明显降低。经分析发现,飞轮能直接影响轴系的固有频率,还能改变轴系应力的峰值及实现峰值的转速区间漂移。随着其转动惯量的增加,轴系二阶、四阶固有频率显著降低,而对一阶、三阶固有频率影响甚微,曲轴应力波峰数值相应降低,并呈现向低转速“漂移”的趋势。经分析发现,发电机主轴及转子转动惯量可以一定程度直接改变轴系固有频率,进而影响强迫振动响应。随着发电机转子转动惯量的增大,轴系二阶固有频率显著降低,其他阶频率变化甚微,额定转速工况时的曲轴自由端角位移明显降低。另外,分析发现硅油减振器减振器刚度、转动惯量以及阻尼特性参数均能影响轴系固有参数,刚度及转动惯量显著影响低阶固有频率的数值,阻尼可以显著降低应力峰值。随着硅油减振器刚度的增大,轴系的一阶低频固有频率提高,曲轴应力以及自由端振幅影响不明显。随着硅油减振器转动惯量的增大,轴系的一阶固有频率降低,曲轴自由端振幅相应降低。搭建了发电机组轴系扭转振动测试台架,进行轴系扭转振动测试,得到了发电机组空载工况各谐次不同转速下的扭转振动振幅以及额定工况下的振动振幅,并与AVL Excite designer模拟分析数据进行比较,并就船级社规范要求进行了符合性检查。本文的理论建模方法与实验分析结果,对于工程实际问题研究具有指导意义。