目前,轻量化已经成为了汽车工业发展的主要研究方向。对于汽车而言,减轻质量可以降低汽车的燃油消耗,达到节能环保的目标。凸轮轴是发动机上的关键零部件,直接影响到发动机的进排气、功率和经济性。传统的实心凸轮轴质量大,生产工序较多,能耗高,污染重。空心凸轮轴采用先进的内高压一体化成型制造方法,可以减轻凸轮轴的质量,减少凸轮轴的转动惯量,降低成本,并且凸轮轴的中空结构可以用作润滑油路,不用在发动机气缸盖加工凸轮轴的润滑油路,进而减少了气缸盖的加工工序,因此空心一体化凸轮轴有很大的发展潜力。由于在发动机运转过程中凸轮轴会受到周期性的冲击载荷,所以空心一体化凸轮轴需要有足够的刚度和强度。本文以某发动机空心一体化凸轮轴为研究对象,首先对母材304不锈钢管试样在室温条件下进行了单向拉伸试验,得到了材料性能参数和应力-应变曲线,还分别对拉伸前后的试样进行了组织观测,得到了变形前后的微观形态;其次建立其三维模型,根据凸轮轴在运动过程中的受力曲线确定了三种极限载荷工况,在ABAQUS有限元软件中对空心一体化凸轮轴进行强度分析,研究其应力分布状态,得到了空心一体化凸轮轴在工作过程中的危险点;接着用Lanczos特征值求解器对空心一体化凸轮轴的自由模态和约束模态进行求解,得出其固有频率和模态振型图,判断空心一体化凸轮轴是否会与发动机产生共振现象;然后依据名义应力法在nCode Designlife疲劳软件中对空心一体化凸轮轴进行疲劳寿命预测,估算其疲劳寿命;最后根据强度分析和疲劳寿命预测的结果在优化软件Optistruct中选取壁厚参数为设计变量进行了尺寸优化设计,得到了优化的结果,并对壁厚优化后的空心一体化凸轮轴结果进行了强度校核。