柴油机是一种重要的船用动力来源,柴油机结构的可靠性将直接影响船舶的运行安全。机体组件组成了柴油机的基本支架,它主要用于运动部件和附属机构的安装,保证所有部件拥有正确的运转位置。机体组件的强度和刚度是保障柴油机安全可靠运行的基本前提。合理的设计柴油机机体组件的结构,能够保证它们的强度和刚度需求,因此在设计过程中要进行必要的分析与计算,以便针对设计提出有效的改进和最佳的优化意见,最终得到更加理想的机体结构。本文参考国内引进许可生产的柴油机机体结构,结合设计要求,重新设计了单缸柴油机的气缸体、机架、机座。针对平衡系统的安装和布置提出了两种方案,并完成了其三维建模。同时也完成了单缸机平衡系统轴系的结构设计,提出了一种可以调节平衡轴同轴度的轴承结构,并对平衡轴做了相应的理论强度校核,得出轴是安全的。有限元法是一种被广泛应用于工程领域内的数值求解法,能够有效地解决工程中各种复杂的受力问题。本文针对重新设计的两套柴油机机体组件建立了有限元模型。对单缸机柴油机两套方案的机体组件在装配状态和最大爆压状态下进行了有限元求解计算。计算结果显示所有机体组件具有良好的强度和刚度,机体组件在工作过程中不会出现大变形或者断裂现象。从各组件的应力和位移云图清楚地看出,危险地带主要集中在螺栓孔周围,通过改进螺母结构,增加接触面积来减少应力集中,对柴油机机体组件的设计和结构优化提供了准确的方向。机架在工作过程中除了受到各种装配力外,还主要受到十字头滑块组件往复运动产生的侧推力。针对十字头滑块侧推力单缸机机架的影响,建立了有限元模型,研究分析了侧推力最大时刻时机架整体及导板的应力和变形分布。通过机架整体应力和变形云图分析可知机架整体以及导板具有良好的强度和刚度。柴油机机架导板与机架中间板连接位置以及轴承座处出现了一定的应力集中现象,但是不会对机架构成直接威胁。