内燃机轴系振动是内燃机各种振动中的主要振动之一。曲轴的振动包括扭转振动、弯曲振动和纵向振动,都是内燃机轴系振动中的重要表现形式。长久以来,对内燃机轴系振动的研究主要集中于扭转振动,如振动计算与试验、减振避振等,都已取得了较大的进步。但是对弯曲振动和纵向振动作用机理研究不多。本文以高速V6柴油机为研究对象,通过理论分析、仿真计算和试验研究,对柴油机三维振动机理及其抑制进行了较全面的分析研究。从发动机轴系振动激励源出发,利用传统动力学分析方法对高速V6发动机曲轴连杆机构动力学以及发动机平衡性进行了较全面的分析与评价,特别是对影响主轴颈载荷的因素如发火顺序和平衡重平衡量进行了对比分析。研究表明,V690°两种发火顺序的发动机平衡性均较好,V6发动机曲轴平衡重平衡量选择70%较适宜。其次,基于离散化集总参数模型,采用传递矩阵法,进行了高速V6发动机扭振自由振动和强迫振动研究。结合现代设计方法,利用Pro/E对轴系各集中质量的惯量进行了较精确的计算,利用Hyperworks软件较精确地计算了轴系扭转刚度,采用Matlab编程计算得出了研究机型在高速下的扭振特性。V6高速柴油机曲轴系自振频率较高,单结自振频率为600Hz左右,在4.5和7.5谐次时单双结相对振幅矢量和较高。围绕轴系三维振动,本文一是开展了内燃机轴系振动及其与机体等耦合问题的理论研究,推导和阐述了基于有限元子结构法的混合多体动力学理论,对内燃机轴系三维振动问题进行了机理性理论研究。二是基于虚拟样机技术对V6发动机轴系扭振/弯振/纵振三维振动进行较全面的仿真研究。建立了包括柔性曲轴、柔性轴承座以及柔性连杆在内的精确的轴系混合多体动力学仿真模型,对高速柴油机轴系自由端和飞轮端扭振、弯振、纵振进行了较深入的分析,得到了V6高速发动机轴系三维振动机理的初步结论。在理论分析和仿真研究的基础上,利用三维振动测试装置进行了V6柴油机轴系三维振动的测试和分析研究,从试验分析角度阐述了V6发动机轴系三维振动特性。以上模拟和试验研究结果表明,V6发动机轴系4.5谐次扭振、弯振和纵振较大,轴系纵振与扭振和弯振存在同频耦合,V6发动机轴系振动仿真研究与试验研究规律基本相一致。从轴系振动抑制研究出发,一是进行了V6高速柴油机在改变发火顺序下轴系振动特性变化规律研究,通过将V6发动机发火顺序由左右缸交替发火改为缸排发火,轴系4.5谐次扭转振动、弯曲振动和纵向振动得到较大降低,其他谐次有所改变,个别谐次有所增大;二是开展了V6发动机阻尼式扭振减振器的优化设计,设计了包括硅油、橡胶减振器在内的扭转振动减振器,理论计算研究表明具有良好的减振效果,从理论计算分析角度阐明了轴系振动的抑制机理。