针对某四缸发动机平衡轴壳体在发动机台架试验时出现断裂的问题,基于建立的平衡轴总成三维模型,对平衡轴总成进行了模态分析,得到了壳体1~6阶模态频率;以多体动力学分析得到的壳体受力作为边界条件,对平衡轴壳体进行了强度及疲劳分析,得到了壳体4种加载工况下的应力分布规律,应力值最大加载工况下壳体的疲劳寿命和安全系数;确定了壳体断裂原因为疲劳失效。基于非支配分类遗传算法的多目标优化方法,以疲劳寿命、安全系数和壳体质量为目标对壳体进行了多目标优化,改进了壳体结构,有效地提高了壳体的疲劳寿命和安全系数,解决了平衡轴壳体的断裂问题。