曲轴是柴油机中最重要的零部件之一,它承受复杂、交变的冲击载荷,它的工作性能直接影响到柴油机的工作可靠性、经济性及整机寿命,对柴油机曲轴轴承润滑和动态强度研究具有着重要的意义。通过曲轴轴系的多体动力学分析,可以预测曲轴轴系的振动、润滑特性及动态强度等,为曲轴的优化设计奠定基础。传统分析方法的简化难以满足实际的需要,本文运用有限元法和多体动力学仿真相结合的方法,对6L16／24柴油机曲轴轴系进行动力学仿真分析。首先建立了柴油机曲轴轴系多体动力学模型,进行曲轴的动力学仿真计算,通过曲轴扭转、转速波动等仿真结果,验证了多体动力学模型的正确性。然后进行曲轴轴承的润滑仿真计算,得到一个工作循环的轴承载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗和轴心轨迹等,据此可以判断轴承的润滑性能。仿真计算充分考虑了轴承座、轴瓦的弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素的影响,采用有限差分法与有限元法相结合对轴承的油膜压力、油膜厚度、弹性变形、表面粗糙度进行了耦合分析。同时,分别以轴承间隙、润滑油温度、润滑油供油压力等参数对柴油机曲轴轴承弹流润滑性能影响因素进行了详细研究,结果表明上述参数对轴承润滑性能均具有显著的影响作用,充分考虑这些影响因素有助于轴承的优化设计。最后,提取EXCITE多体动力学仿真获得的动态载荷文件,由Nastran进行应力恢复,对曲轴进行应力应变分析,该方法避免了传统分析方法动态加载的复杂过程。计算表明,曲轴的最大应力在其许用应力范围内,且变形小,曲轴的刚度足够。不同时段最大应力均发生在主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处,因此过渡圆角处是结构设计和优化的重点。结合有限元法和非线性多体动力学软件EXCITE对曲轴轴系进行动态强度研究,考虑弯曲、扭转的耦合作用,求取曲轴在整个工作循环的动态应力,在此基础上进行了曲轴疲劳强度分析。通过与传统有限元计算结果比较,可知对轴承润滑及强度校核时不能忽略曲轴的柔性作用。基于动态应力的疲劳强度分析比常规疲劳强度分析更具说服力。