本文以某型船用柴油机的曲柄连杆机构为研究对象,分别对曲柄连杆机构的运动学、动力学特性进行了理论分析和仿真,对曲轴、连杆等关键零件进行了有限元分析及轻量化设计,最终对轻量化后的零件及机构进行合理性验证。首先,依据16缸V型柴油机曲柄连杆机构的图纸,在Pro/E中进行精确建模和装配,并且以运动学和动力学的理论为依据,对曲柄连杆机构的运动规律以及所受的动态力进行了分析,进一步采用Pro/E软件和ADAMS动力学分析软件完成了曲柄连杆机构的运动学和动力学仿真,仿真结果为后续的有限元分析提供边界条件。其次,对轻量化设计的过程和相关理论进行了研究和归纳,并进一步应用到曲轴和连杆等关键零件的轻量化设计中。在对曲轴和连杆的有限元分析基础上,依据应力分布结果及拓扑优化的相关理论,进一步对曲轴和连杆进行了轻量化设计,曲轴的减重为100Kg,减重比为5.5%。连杆的减重量为2.25Kg,减重比为5.64%。最后,对轻量化后的曲轴和连杆进行静动态性能分析,并进一步对比轻量化前后的零件对机构性能的影响。对于零件,主要采用静态强度分析、疲劳分析和动态分析的基础——模态分析进行静动态性能验证分析;对于机构,主要将零件轻量化前后对主轴承载荷的影响进行对比。结果表明,轻量化后的连杆和曲轴动静态性能符合要求,对主轴承载荷也有减小的趋势,因而此套轻量化设计方法具有可行性。