现代柴油机向着高功率密度、低污染、低排放、低噪声、高可靠性等方向发展，人们对柴油机性能的要求也越来越高。本文针对6L21/31型船用中速柴油机，配气凸轮磨损偏重，配气机构运动平稳性不好等问题，利用AVL-BOOST和AVL-TYCON软件对6L21/31型柴油机及其配气机构建立数值计算模型，并进行联合计算，实现了配气相位和进排气凸轮型线的优化。主要完成了以下工作：(1)利用AVL-BOOST软件建立6L21/31型船用中速柴油机工作过程的数值计算模型，对其工作过程进行数值计算，通过与实验数据的对比来验证模型的正确性。在此基础上，进一步分析进气迟闭角、排气提前角和气门重叠角对柴油机性能的影响，对配气相位进行优化，得到最优的配气相位。(2)利用AVL-TYCON软件建立6L21/31型船用中速柴油机配气机构运动学和动力学计算模型，对配气相位优化前后的配气机构进行运动学和动力学对比分析。并对凸轮型线进行了优化设计。通过以上几个方面的研究，得到了6L21/31型中速柴油机在900r/min，100%负荷工况下的最佳配气相位，进气提前角为42°CA，进气迟闭角为51°CA，排气提前角为42°CA，排气迟闭角为57°CA。优化后的配气相位使柴油机的性能有了一定的提高。并通过对原机凸轮型线的优化，改善了配气机构运动学和动力学特性，降低了凸轮最大接触应力，降低了配气机构的跃度值，机构运动的稳定性变好，并且提高了丰满系数。