随着汽车行业的快速发展,人们对汽车的安全性及NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能的要求也逐步提升,其中,曲轴系的扭振问题是影响发动机曲轴寿命和NVH性能的重要因素之一。由于发动机工作过程中存在着周期性变化的激励力矩,曲轴在转动过程中不可避免地会出现扭转振动,而双质量飞轮作为当前汽车上隔振减振效果最好的装置之一,既能保证发动机工作的平稳,又可以降低曲轴输出端变速箱侧的振动与冲击,因此在国内的应用已从高级轿车逐步推广到中级轿车。通常在以往的研究分析中,往往考虑双质量飞轮对变速箱侧的影响,但却忽视搭载双质量飞轮具体结构参数对曲轴系扭振特性以及对于发动机前端附件带系统的影响,因此探讨双质量飞轮对曲轴系减振优化以及前端轮系耦合振动的影响,对双质量飞轮的设计和匹配具有十分重要的意义。本文主要工作内容如下:1、以某直列4缸汽油机为研究对象,采用理论计算、动力学仿真和试验验证相结合的方式,对曲轴系扭转振动特性进行研究。应用多体动力学软件AVL EXCITE Designer建立曲轴集中质量模型,详细讨论了集中模型中各个自由度转动惯量、刚度和阻尼系数的确定方法,提高惯量、刚度的准确性。通过轴系三维和一维多级模态对比分析,来修正和检验一维当量模型的准确性,提出一种基于一维和三维相结合的较为准确的集总参数模型确立和验证方法。通过对曲轴系统的自由振动与强迫振动结果进行计算,对其进行了皮带轮减振器优化匹配,台架实验表明,扭振分析模型计算精度较高,减震效果较好,提升了集总参数法的置信度。2、通过总结分析双质量飞轮的工作原理、组成结构和优缺点,对原曲轴系模型进行双质量飞轮的理论设计及匹配,建立对应的仿真分析模型,对比原结构单质量飞轮曲轴系模型和搭载双质量飞轮后轴系扭振特性影响以及轴系自由端和输出端转速波动的差异,分析结构参数的影响并进行优化,得到最佳的结构参数范围,为工程实际提供一定参考。3、前端轮系的振动特性和曲轴扭振紧密相关,论文通过搭建轮系的动力学模型,分析前端轮系的振动特点和影响因素,以单质量飞轮和双质量飞轮曲轴皮带轮处的转速波动作为边界激励条件,就单、双质量飞轮曲轴系统对前端轮系振动的影响进行了对比分析,得到各稳态转速工况下的前端附件轮系的振动响应,并分析产生此结果可能的原因。研究结果表明,曲轴减振皮带轮能有效降低系统自由端的扭振振幅,改善轴系的扭振特性。当搭载双质量飞轮后,双质量飞轮可以减小曲轴输出端的转速波动,降低系统一阶固有频率,有效避免低转速工况下的共振的可能性,减小变速箱齿轮系的振动,有助于改善变速箱侧的振动噪声水平。但与单质量飞轮轴系模型相比,由于双质量飞轮的初级质量的减小,加剧曲轴系滚振程度以及自由端皮带轮处的转速波动,并对前端附件带系统造成恶化影响的趋势,这将不利于发动机工作的稳定性,因此,在设计时应通过CAE分析,综合考虑各方面影响进行调整优化。