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逆向工程是运用现代三维数字扫描设备及计算机技术将产品实物转化为三维数字模型并加工制造出产品的一种新型技术。我国内燃机技术与国外先进技术水平差距较大，引进国外先进产品进行技术消化吸收和再创新已成为当前国内内燃机技术加快进步的重要技术渠道。活塞作为柴油机的关键零部件之一，其设计是否合理直接影响柴油机的动力输出及安全可靠性。因而本文开展的活塞逆向设计和有限元分析具有理论意义和工程应用价值。研究的主要内容和结论如下： 1、综合考虑活塞的测量精度和时间成本，分别用三坐标测量机和激光扫描仪进行活塞的数字测量，基于Imageware软件运用逐步对齐法将2独立点云进行拼接，并通过曲面重构建立了活塞的三维模型。根据活塞的逆向模型用AutoCAD建立了活塞的二维图纸，通过与活塞厂家设计尺寸的对比，结果表明：活塞的逆向设计达到了活塞零件的加工精度要求。 2、为确定活塞温度场分析的热边界条件，根据简化进排气过程工质流量计算的假设，分析了柴油机缸内工作过程并计算得到燃气瞬时温度。采用热力学公式、试验和经验公式相结合的方法，计算了缸套冷却水换热系数和活塞各区域的对流边界条件。有限元法计算了活塞温度场和热流密度分布，结果表明活塞顶部、第一环槽和销座的温度都在其允许范围内。为了验证活塞有限元计算结果的准确性，采用硬度塞法测量活塞表面的实际温度，对比分析了计算温度值与试验温度值，结果表明：活塞温度场有限元计算结果是准确可靠的。 3、为了研究分析活塞的机械应力，根据测量的柴油机气缸压力示功图和转速分别加载了作用在活塞上的气体力和惯性力，将计算的侧推力离散分布到活塞裙部的作用区域，使活塞所受的载荷更加接近实际情况。用有限元分析软件分别加载了活塞的机械载荷、温度场及耦合载荷，校核了活塞各区域的强度，计算结果表明：活塞在机械载荷和温度载荷作用下其强度满足设计要求。