Los compresores de aire juegan un papel importante en la energía, la minería, la ingeniería civil y la ingeniería de transporte. Sin embargo, la vibración y el ruido anormales de los compresores de aire pueden representar una amenaza seria para la estabilidad estructural y el funcionamiento suave de este tipo de equipos de ingeniería. Para abordar los problemas de ruido y vibración de banda ancha de un nuevo compresor de aire de pistón sin aceite, desarrollamos un método de optimización híbrido que combina pruebas experimentales, evaluación teórica y simulación numérica. En primer lugar, realizamos pruebas experimentales de ruido, identificamos la banda de frecuencia del ruido aerodinámico utilizando un método de análisis de coherencia y diseñamos experimentos ortogonales para optimizar aún más el ruido de las tuberías. Luego, se discutieron las características de vibración desde perspectivas teóricas y de simulación. El equilibrio dinámico se ha rediseñado en la placa de contrapeso del husillo para reducir la fuerza sobre los rodamientos, y se ha construido un modelo de dinámica de múltiples cuerpos para demostrar la efectividad de la optimización. Posteriormente, se estableció un modelo de elementos finitos de la carcasa del compresor para analizar las características del ruido de radiación. Finalmente, se seleccionaron tres puntos débiles en la estructura como objetos clave, y se aumentó la rigidez estructural para mejorar la estabilidad de vibración. Los resultados de la simulación del ruido radiado muestran que el esquema de diseño propuesto puede reducir efectivamente la vibración y el ruido, con una tasa máxima de reducción de ruido del 7.45%.