本文论述了CAD／CAE系统间数据交换的必要性及现有交换方式，综述了CAD／CAE集成信息模型的研究状况。创新地提出基于STEP的多刚体动力学MRBD(Multi-Rigid Body Dynamics)信息模型，该模型包含了运动学与动力学特征，使得CAD模型更为完善，从而解决CAD系统与机构动力学分析软件间及机构动力学分析软件间通过模型实现信息的交换问题，以利于CAD／CAE系统在更高层面上实现集成。本文采用STEP方法学及面向对象技术分析了多刚体动力学模型，运用参数化方法描述运动学与动力学信息，用形式化语言EXPRESS建立MRBD信息模型，并在VC环境下开发了EXPRESS建模工具，实现EXPRESS信息模型的编辑、编译以及向C++类的映射。通过包含这些C++类，并根据需要为每个类添加EXPRESS无法定义的方法与操作，就可以方便地进一步开发基于STEP的应用软件。多刚体系统动力学是研究运动生物力学的一个重要理论基础，本文将MRBD信息模型扩展到运动生物力学研究。重点分析肌肉的运动机理、力学特性及影响肌力的主要因素，研究了关节的润滑机理，建立了关节摩擦学模型，重点分析膝关节的生物力学特性，建立了包含髌骨的三维膝关节生物力学模型。根据分析提取出影响肌力、韧带力以及接触力的主要参数，最后运用STEP方法学建立了肌力、韧带力以及接触力的EXPRESS模型。STEP是一个不断发展与完善的标准，本文针对目前CAD模型中没有运动学与动力学特征描述的欠缺，建立了基于STEP的MRBD信息模型，必将对STEP标准的研究和应用有一定促进作用。