基于虚拟样机技术，研究了汽车变速器的结构设计过程，提出了在产品开发设计阶段CAE提前介入的概念和方法。通过在概念设计阶段对原型零件进行定义，并进行CAE分析，以虚拟样机进行动态和静态仿真试验、优化零件结构尺寸，即以分析驱动设计。本文主要进行了以下几个方面的工作：(1)通过研究聚类设计、拓扑优化以及有限元等现代设计方法的特点，探讨了CAE技术在产品设计初期阶段中应用的理论基础。对零件进行分类和定义，然后对一类零件进行结构拓扑优化，并通过有限元方法将虚拟样机与实际零件作对比分析。(2)着重研究了有限元在CAE前期介入时的应用方法问题，包括材料的定义与网格的划分，从而建立精确的仿真试验模型，以得到准确的CAE分析结果。(3)在分析汽车变速器典型零件的结构尺寸变化对其性能影响情况的基础上，通过仿真试验，研究了结构尺寸参数对零件强度和刚度的影响规律，并且确定了结构参数的最优范围，对零件结构尺寸设计具有指导作用，减少了产品设计和试制的工作量。(4)以此为基础，研究了CAE前期介入设计的流程，并且以变速器常啮合被动齿轮为设计实例证明了该设计方法的实用性，该方法对其它机械零件也有指导意义。SC35M6型变速器的设计中运用了CAE前期介入设计方法，结果表明，这一方法是可行的，具有较高的实用价值。所提出的CAE前期介入设计方法解决了在没有实体零件的情况下进行仿真试验的方法问题，具有一定的创新性，对发展现代设计方法有较高的参考价值。