曲轴作为发动机最重要组成零件之一，其设计是否合理决定了发动机的设计成败，同时也对发动机的紧凑性、可靠性、耐久性、经济性有着至关重要的影响。随着现在发动机高升功率、高升扭矩、高转速化的设计，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其曲轴提出了更高的要求。曲轴的结构尺寸、材料及强化工艺的确定是曲轴设计的核心，曲轴的模拟计算是对曲轴设计的最初验证及优化设计的重要方法之一。曲轴的疲劳试验则是对设计的又一次仿真实验，是检验曲轴设计成败的一个重要环节。最终曲轴在整机中的耐久试验是对曲轴设计的一份最终答卷。本文在充分分析了国内外与本研究课题相关文献资料的基础上，充分利用了笔者近15年发动机零部件设计的经验，系统地总结了高性能汽油发动机曲轴的发展现状，对曲轴强度分析、扭振分析做了较详细的研究。通过应用AVL Excite软件，建立了高性能汽油发动机曲轴系的多体动力学计算模型，并进行了计算分析，确定了设计方案的可行性，指明了设计方向，同时结合生产厂家的材料及加工工艺最终完善了设计工作。在接下来的设计验证中首先在曲轴疲劳试验机上进行了疲劳试验，验证通过后又对曲轴分别进行了装机试验，性能试验完全达到设计目标，也顺利的通过了两轮550小时混合工况耐久试验及一轮400小时交变负荷耐久试验的考验。结果证明了该曲轴满足了设计要求，工作可靠，性能也达到了整机要求。证明了设计的正确性。本文主要研究工作包括：(1)根据该项目设计任务书输入，以及配合缸体、缸盖等零部件设计边界，应用PRO/E软件对曲轴进行了初步概念设计，并应用PRO/E软件对方案初步分析，形成初步设计方案，以供分析验证。(2)应用AVL Excite软件建立了曲轴多体动力学计算模型，进行仿真，主要计算曲轴的结构强度、扭振、轴承负荷等，根据计算的结果，对方案细化完善曲轴3D设计，根据发动机的技术水平及要求，结合制造工艺水平完成了2D工程图纸设计。(4)根据3D、2D图样由供应商进行产品试制，并由供应商对曲轴进行疲劳试验。对曲轴进行发动机台架试验，验证曲轴的可靠性。(5)对整个设计过程进行总结。