汽车变速器、发动机、离合器等产品的研发，需要经常用到计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)，其主要功能有产品的建模、工程分析与仿真。换挡操纵系统作为实现人车沟通且应用最频繁的机构之一，需要保证其操纵灵活、性能稳定、动作安全可靠。而同步器作为换挡机构中最重要的部件之一，其性能很大程度上决定了换挡机构的换挡品质。因此把CAE技术应用到换挡机构的研究中，不仅能缩短产品研制的周期、降低成本，而且对换挡机构质量和性能的提高非常有意义。本文首先阐述了换挡机构的研究意义与发展背景，对国内外换挡机构的发展现状进行了介绍，接着分析了换挡机构的结构、功能及换挡原理，再者根据换挡执行机构在摘挡、挂挡过程中的动态特性分析，建立其动力学数学模型。其次在参考变速器中单锁环同步器结构的基础上，用PRO/E三维建模软件构建同步器的三维模型，并把模型导入Adams动力仿真软件中。接着根据采集换挡过程中同步器输入端与输出端的转动惯量、阻力矩等基本参数，在Adams中对同步器添加自由度、刚度、转动惯量等约束以及换挡力、阻力矩、转矩等载荷，实现同步器换挡特性的动力仿真，并把动力仿真分析结果与动力数学模型分析结果作对比，验证其仿真分析的准确性。之后，通过改变影响动力仿真结果的转动惯量、阻力矩、换挡力等参数，详细分析各个参数对换挡冲量的影响情况。最后，根据雨流计数原理对换挡力曲线进行有效载荷谱提取，并利用换挡力边界条件，对换挡拨叉的可靠性和寿命进行分析。同时在保证换挡拨叉实现功能要求的前提下，对换挡机构进行拓扑优化。总之，动力学仿真分析在新型产品研发设计阶段，能以最快的速度为产品提供最佳速度、力、位移等动力学相关参数，拓扑优化在产品结构优化方面有重要意义，两者在工程应用中均具有重大作用。