连杆和曲轴作为液压约束活塞发动机(HCPE)重要的零部件,对其进行结构分析及其优化设计实现可靠、高效的现代设计目标是十分有效的。本文分析了液压约束活塞发动机的结构原理和力学模型,简要介绍了ANSYS的尺寸优化理论。基于UG和ANSYS两种不同建模方式建立了连杆的三维实体模型,通过对连杆实际受力情况,边界条件等研究,得到其在标定工况下最大拉伸和最大压缩两种工况下的应力和应变结果,确定了连杆在ANSYS环境下的有限元优化分析模型。然后,以连杆质量为目标函数,疲劳强度、刚度、稳定性为约束条件,结构尺寸为设计变量,对连杆进行优化分析,确定了在满足约束条件下连杆最优结构参数。优化后,连杆质量为0.50724kg,减少35%,结构更加紧凑,布局更加合理。结合曲轴与轴承的装配结构,建立曲轴三维整体接触有限元模型,同时确定了曲轴载荷工况以及边界条件。得到各缸在最大拉伸工况和最大压缩工况下的VonMises应力(等效应力)、变形、接触应力和摩擦应力,同时为曲轴优化设计提供了有限元模型。然后,以质量为目标函数；疲劳强度、刚度、接触应力、重叠度为约束条件；结构尺寸为设计变量,对曲轴进行优化设计。优化后曲轴质量为13.880kg,减少20%。但应力应变有了一定程度的提高。