中重型柴油机应用非常广泛,长期以来国内柴油机设计工作主要依托国际知名的AVL,FEV等公司来进行,无形当中给国内的柴油机行业造成了技术壁垒。本文以广泛应用的多种成熟中重型柴油机为研究对象,通过对机体组零部件及组合体进行计算分析,总结结构设计协调性经验,为中重型柴油机的设计提供参考数据。本文通过对柴油机机体组进行有限元计算提取机体组零部件的各个关键结构的表征刚度,一方面用于评价单个零部件的设计,另一方面进行无量纲化之后与机体组的组合体刚度建立关联关系,分析机体组的结构协调性。具体工作有以下几个方面：1、建立柴油机气缸盖、气缸套、机体的有限元模型,计算关键结构的表征刚度,并根据各自结构特点进行无量纲化。对比分析各个机型的无量纲体积及无量纲刚度,结果表明气缸盖、气缸套的几个关键结构的无量纲体积和无量纲刚度的分布都在一定范围内,对于气缸盖和气缸套的结构设计具有较高的指导意义。2、基于十多种机型上端轴向定位的湿式气缸套中间部位径向导向刚度的计算结果,应用响应面法拟合出径向双支撑薄壁圆筒结构的柴油机湿缸套中间部位径向平均刚度与缸套内径、壁厚以及跨长的函数关系,可以直接应用到柴油机湿缸套的结构设计中。3、对机体组的组合体进行有限元计算,分析了三个关键结构在组合体状态下的无量纲刚度,并通过响应面法建立组合体结构刚度和零部件离散状态刚度的协调性关系。4、对各个机型进行冷却水腔的流动换热计算,获取水腔壁面的温度和对流换热系数作为第三类边界条件施加到有限元模型中,计算机体组的温度场分布,为计算机体组缸套热变形准备热边界条件。5、分别考察机体组冷态和热态四个工况下缸套变形情况。提出了最大、最小有效变形、有效圆度误差和有效圆柱度误差的指标来评价缸套失圆变形情况,提出了扭曲系数来评价缸套变形后的扭曲程度。综合考虑缸套失圆变形和扭曲变形的情况,提出扭曲度的概念来综合评价缸套变形。6、应用响应面法分冷态和热态两种工况对缸套扭曲变形与组合体刚度的协调性关系进行函数拟合,通过拟合结果发现爆发压力对于缸套变形影响较小,温度场对缸套变形的影响是线性的。