基于发动机轻量化和低噪声的背景下，本文主要利用三维建模软件Pro/E对某高速汽油机的整机进行数模搭建，包括气缸盖、上缸体、下缸体、油底壳和曲轴等主要零件。通过HyperMesh进行有限元网格划分，结合模态理论知识求解发动机各个主要子系统和整机的模态参数，并结合试验模态数据来进行验证有限元模型的正确性。结合多体动力学和有限元缩减理论通过对数量繁多的有限元模型进行有限元静态缩减，得到发动机整机主要零件的主节点和主自由度、质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵等整机结构的几何信息，作为多体动力学和有限元计算分析的导入的数据来源。采用有限元理论和多体动力学相结合的方法计算发动机整机的结构振动，通过利用AVL Excite中Timing Drive和Power Unit将配气机构和曲轴连杆的多输入参数耦合计算，将输出扭矩和燃气爆发压力等外部载荷及活塞缸套侧推力和阀系激振力等内部载荷通过耦合计算的方法添加到整机多体动力学模型，进一步研究发动机整机在外载荷和内载荷激励下的振动响应特性，结合云图和主要表面区域分析造成振动的主要激励。通过数据恢复得到发动机整机表面的振动速度数据，针对出现较大的振动速度区域，结合结构改进优化设计方法提高发动机各子系统的刚度来提高结构的强度，降低其振动特性，最终达到降低发动机表面振动和噪声辐射的目的，进而满足人们对生活质量的需求。