功率密度提升是新一代动力发展的必然趋势。主轴承组合结构作为柴油机重要的主承力结构之一,主要是由机体、主轴承盖、主轴瓦、曲轴以及若干连接螺栓组成。由于功率密度提升导致的曲轴与主轴承耦合变形增加、典型零部件强度失效等可靠性问题都对整机可靠性起到不可忽略的影响。对于主轴承组合结构协调匹配设计,“协调”是设计目标,指在外界载荷作用下主轴承组合结构呈现强度协调（机体和主轴承盖强度安全系数提高）、变形协调（主轴瓦变形减小）、接触强度协调（机体与主轴承盖端面的接触强度安全系数高）且质量协调（质量可控）的综合最优的和谐状态。“匹配”是设计方法,指的是通过制定强度、变形、接触强度以及质量的协调性评价准则并引入多目标优化理论对主轴承组合结构各方面性能进行优化使其达到综合最优的过程。论文从主轴承组合结构系统层面出发,运用仿真分析手段,结合试验验证,以强度、刚度、接触强度及质量为匹配目标,开展了主轴承组合结构协调匹配设计方法研究。着重探讨了主轴承变形协调性评价方法,揭示了关键部件可靠性影响规律,改进了传统NSGA-II算法。主要研究内容如下:主轴承组合结构有限元仿真模型的建立是论文的研究基础。为了兼顾仿真计算效率与计算准确性,提出考虑机体局部加强筋和忽略机体局部加强筋的两种简化模型。基于简化方案建立了主轴承组合结构的局部参数化有限元模型。设计并进行强度和接触强度的验证试验,验证了模型的计算精度。有限元仿真模型的建立为主轴承组合结构协调匹配设计方法研究提供了模型基础。主轴承组合结构四项协调性考察要素中变形协调性的表征方法与计算方法最为复杂。针对传统变形评价指标难以评判主轴瓦及其配合副即曲轴之间是否发生运动干涉的问题,提出以主轴瓦最大径向变形量作为主轴承变形协调性的评价指标。定义主轴瓦最大径向变形量,研究主轴瓦最大径向变形量的计算方法,设计并进行主轴瓦最大径向变形量的验证试验,验证了主轴承变形协调性评价方法的正确性。主轴承组合结构关键部件可靠性影响规律研究是协调匹配设计的基础。基于正交试验分析主轴瓦最大径向变形对设计参数的灵敏度,确定了主轴承组合结构螺栓载荷、结构尺寸及装配公差方面的典型设计参数。探明了典型设计参数对主轴承组合结构关键部件强度、刚度及接触强度的影响规律及影响机制。NSGA-II算法是主轴承组合结构协调匹配设计主要运用的求解方法。针对传统算法存在计算效率低且算法后期的进化过程极易影响到Pareto最优解分布的局限性,提出基于FSCS-ART算法和混合自适应策略的改进NSGA-II算法。经验证,采用改进初始化方式和传统初始化生成个体的分散度MDispersion和最近相邻个体的平均距离Mav g的差值分别为0.1511和1.2916,表明改进初始化方式生成个体的分布更加均匀,有利于丰富种群的多样性。此外,进化后期采用改进算法生成个体的平均适应度更快地贴近最大适应度曲线,表明改进算法的计算收敛性更佳,更有利于提高协调匹配设计的计算效率。综合上述研究,针对主轴承组合结构面临的各考察要素间协调性设计不理想的问题,基于层次分析法构建了主轴承组合结构的协调性评价体系,结合主轴承变形协调性评价方法研究和关键部件可靠性影响规律研究,建立了协调匹配设计数学模型。运用改进NSGA-II算法求解数学模型,确定了协调匹配设计方案,进而形成了主轴承组合结构协调匹配设计方法,为复杂结构的协调匹配设计开辟了新的途径并获得了一系列具有理论意义和实际工程价值的结论与成果。优化后,组合结构的强度协调性提升了13.91%,变形协调性提升了14.96%,接触强度协调性提升了2.63%,质量上涨不足1%,满足轻量化设计要求。此外,主轴承组合结构的总体协调性提高了11.10%,实现了主轴承组合结构的协调匹配设计目标。最后,依据部分优化设计参数加工了主轴瓦和主轴承盖的改进结构。设计并进行了主轴承径向变形测量试验、强度危险区域第一主应力测量试验及机体与主轴承盖端面最大接触压力测量试验,验证了主轴承组合结构协调匹配设计方法的有效性。