柴油机的动力性需求使其向着高功率密度的方向发展,高爆压、高转速等技术引起的曲轴振动问题研究势在必行。曲轴作为柴油机的关键部件之一,其扭转、弯曲和轴向振动情况将会更加恶劣,且三者之间存在耦合作用,严重影响了柴油机的耐久性和稳定性。本文通过理论分析和虚拟样机技术,以某12V高功率密度柴油机为研究对象,提出了在时域和频域内对三维耦合振动情况分别进行研究的方法,以及综合考虑润滑特性和三维耦合振动的曲轴振动控制方案,为柴油机的优化设计提供了参考。基于多体动力学和有限元理论,利用AVL EXCITE PU软件建立柴油机曲轴轴系模型,计算了曲轴的受力情况和自由振动特性,得出了曲轴的固有频率、振型和临界转速等信息,发现工作转速范围内曲轴会在多个谐次下发生共振。利用模型对轴系进行强迫振动特性计算分析,发现在时域内各个轴段之间的三维振动趋势一致,存在较明显的耦合现象。在频域内扭转振动在1.5、3、4.5谐次下会发生较强的共振,多个谐次下水平弯曲、轴向振动均同扭转振动的振幅变化一致,存在着较强的耦合作用,多个谐次下的扭转和弯曲振动会引起同频或倍频轴向振动,而竖直弯曲振动主要在较高谐次,且在很宽的频率范围内有较大的振动。为了抑制曲轴三维振动,采用从轴系结构参数和减振装置两方面对曲轴三维振动进行计算分析的方法,发现主轴承半径间隙、主轴颈直径和飞轮转动惯量对曲轴三维振动的影响较大。安装止推轴承可以大幅度降低轴向振动,并得出在不同主轴颈位置安装止推轴承对三维振动的影响规律;安装扭转减振器使扭转振动降低幅度达43.9%,竖直弯曲和轴向振动改善较为明显,而水平弯曲振动峰值有所增加;减振器匹配过程中转动惯量的选取对三维振动有较大影响,而定调比的影响较小。