2013年，中国汽车产量超过2211万辆，销量超过2198万辆。其中商用车销量约为405万辆，同比增长6.4%。随着轻型载货汽车逐渐向高端化发展，促使包括发动机、变速箱在内的核心零部件的技术提升。CAD/CAE技术作为继福特流水线生产、丰田精益生产方式后的又一重大进步，将其应用在针对汽车变速器的设计中，无疑提高了设计质量和效率。本设计在此背景下，应用CAD/CAE技术，利用Pro/E软件，以国产自主品牌商用车手动变速器为研究对象，进行了详细的、系统的设计和探讨。本设计按照习惯且行之有效的流程，首先进行汽车变速器各主要参数的确定。较重要的过程包括汽车设计重心的确定、各档传动比的分配和同步器的结构设计。然后通过计算机辅助设计和虚拟运动仿真，对变速器各零部件进行建模，装配，并分析变速器各组成部分几何尺寸和相对运动的正确性，由其是传动比的正确性，同时也生动地展现了汽车变速器的工作场景。最后对计算机虚拟模型进行静态和动态分析。其中，节点位移分析研究了第一轴在第四档工作时齿轮轮齿形变对齿轮轮齿啮合间隙的影响；应力分布分析发现了第一轴与离合器从动盘配合的矩形花键齿根部的应力集中，并做了优化；模态分析得到了第一轴的前六阶固有频率，并与第一轴齿轮和相配齿轮的啮合频率相比较，探讨了避免齿轮发生共振及产生过大噪声的方法。如此，本文通过各章的详细论述，不仅成功地介绍了汽车变速器的设计流程，而且生动地展示了CAD/CAE技术的优势所在。