随着柴油机向着重载、高速、增压等方向发展,新的发展方向所催生的技术手段进而导致柴油机的零部件所受载荷增大和振动问题严重,过大的振动会引起柴油机零部件损坏和高应力区船体结构出现疲劳破坏,振动所导致的噪声问题也恶化了船员的工作环境。所以对柴油机虚拟样机的搭建、静态性能仿真和机体的动态响应预测也变得愈加重要,具有重要的工程应用价值。本文以4L20船用柴油机为研究对象,建立其四种工况下曲柄连杆机构的刚柔混合多体动力学模型,分析并对比四种工况下的仿真数据得出曲柄连杆机构的动态特性。输出连杆与机体的激励曲线,从静态和动态两个角度对柴油机进行仿真分析,旨在预测其静态性能和动态性能。其中静态方面主要对连杆和机体进行静强度分析,动态方面主要对机体进行模态分析和时域激励下的动态响应分析,并选取了机体上主要关注的特征点进行了振动特性分析。本文的主要研究内容如下:(1)根据柴油机的二维图纸和已生产出来的样机,采取合理的建模原则,利用建模软件Pro/E建立柴油机的三维模型。(2)在Hyperworks中建立柴油机的有限元模型,对曲轴和机体进行模态分析,得出主要模态振型与频率。通过曲轴的模态分析结果输出MNF文件,为刚柔混合模型的建立做准备,通过机体的模态分析结果为动态响应分析提供模态参数。(3)在ADAMS中利用MNF文件建立刚柔混合模型,输出激励曲线,为静态与动态响应分析提供激励数据。对比四种工况下激励曲线,可知轴承力受爆发时刻影响最大,随着工况增大,最大侧推力位置向做功行程前期移动。(4)通过多体动力学模型输出的动力学参数,对机体和连杆进行主要工况下的静强度分析,得出连杆小头大头与杆身连接处应力易集中,隔板与机体相连处应力较大,对其进行强度校核,求得安全系数,为结构优化提供参考依据。(5)通过多体动力学模型输出气体力、活塞侧推力和主轴承激励的时域曲线,基于这三种激励对机体进行动态响应分析,得出机体的振动速度矢量云图,分析可知油底壳为主要振动噪声辐射源。并选取机体上主要关注的特征点,通过振动曲线分析主要关注部位的振动规律。