针对产品设计中存在的问题和现有的虚拟样机研究中存在的不足，本论文以普遍到特殊的观点，按照虚拟样机的研究思路，在考虑基于机械多体系统的产品设计基础上，以机车车辆为研究对象，详细研究了机车车辆从产品设计自动化—获得样机模型—基于多体系统的分析模型提取—多体系统分析模型映射为数字化的可视模型—再映射到性能分析模块进行分析并获得结果以指导设计的整个过程，主要研究了以下内容： (1) 综述虚拟样机的研究状况和铁路机车车辆虚拟样机的现状，针对当前机车车辆产品设计过程中的不足和虚拟样机研究中的问题，提出本文的研究思路。 (2) 机车车辆虚拟样机的体系结构研究。侧重从自主研究的角度，对机车车辆产品设计和分析进行深入探讨，建立机车车辆虚拟样机初步结构框架，并提出总体思路； (3) 机车车辆虚拟样机模型的设计自动化技术研究。以机车车辆的一些主要结构部件为对象，对这些部件进行设计自动化相关技术研究，获得一套通用的技术方法，以高效地获得样机模型； (4) 机车车辆基于多体系统的动力学模型属性自动提取研究。为了获取模型的准确性，将CAD与多体系统分析相关数据关联起来，提出一个一体化的解决思路，并进行相关技术的深入研究； (5) 多体系统模型抽象及定义。根据抽取的模型，对多体系统结构按照几何和物理模型进行抽象、过渡和分解，并向模型求解进行初步映射； (6) 多体系统模型可视化研究。针对多体系统的动力学模型，建立可视化的计算机模型，并对多体系统运动学、动力学自动建模求解进行初步研究； (7) 机车车辆虚拟样机平台实践及工程实例研究。综合各种开发的软件，构建机车车辆虚拟样机工程平台，并以某车辆为实例，进行分析研究，以获得本研究的最终结果。 综合这些研究，开发了相关的软件原型CAXA-VEHICLE，VIRTUALMBS和Solidwork-bogie。 通过以上研究，初步探明了机车车辆从产品原型到性能分析综合集成和产品设计过程一体化的理论和方法，体现了产品设计的渐进过程，从而为研制机车车