作为内燃机的关键运动构件——连杆,不仅结构复杂,工作环境恶劣,而且工作过程中承受复杂的交变载荷,连杆的工作可靠性对内燃机的工作可靠性有很大的影响,因此在满足连杆合理强度、刚度的前提下,减小连杆质量,减轻惯性力对连杆的不利影响非常重要。随着计算机软件技术的发展,大型的有限元软件在内燃机零部件的结构设计及优化过程中得到广泛应用。本文以4102B型内燃机连杆为研究对象,首先分析它的工作原理,并对其曲柄连杆机构进行运动学和动力学理论分析,计算出连杆在工作过程中所承受的载荷。其次,利用PRO/E软件建立连杆组的三维实体模型,导入专业划分网格的软件Hyper Mesh对其进行网格划分,运用ABAQUS对其进行静态有限元分析,得出连杆在危险工况时的应力云图和位移云图,并对其进行强度、刚度以及疲劳特性分析,找到连杆在工作过程的危险点。然后建立目标函数,确定约束条件以及设计变量,对连杆结构进行优化设计,使得优化后的连杆质量、惯性力有所减小,应力集中得到缓解,连杆的结构分布更加合理。最后,在ABAQUS中以模态分析理论为基础对优化后连杆建立了模态有限元模型,并对其进行约束模态分析,得出连杆的固有频率和振型,从动力学角度检验优化后的连杆结构的合理性。