本文首先介绍了人机工程相关知识以及人体关键尺寸和自行车关键尺寸之间的对应关系，根据它们之间的参数关系解释了本论文中实验用车的选择依据。然后主要以公路运动自行车为例，紧紧围绕NR56型号自行车的性能及结构优化，研究了自行车参数化建模方法，开展了一系列的模态实验和力学实验以及相应的仿真分析，最后对自行车的质量进行了优化，得出了该款车型的最优壁厚。　　 在自行车架参数化建模方面，本文通过对三维模型设计软件PRO/ENGINEER进行研究，综合现有的设计人员在自行车架建模中所遇到的问题，提出了使用PRO/ENGINEER软件中关系、族表等工具栏命令来快速建立或改动模型的方法。改变了传统的建模和修改模型方法，大大缩短了建模时间，提高了建模效率和准确率。　　 在自行车力学分析方面，本文针对NR56型号自行车分别做了模态实验和力学实验。其中力学实验针对不同的骑行姿势分别进行了测试，得出了多组试点的应变数据。同时结合实际车架受力情况和约束情况，分别对模型进行了模态分析和力学分析。模态分析获得了自行车架的多阶模态，与模态实验所得的模态数据进行了对比，验证了三维模型与实际车架的相符性；力学仿真分析与力学实验相对应，分别针对两种骑行姿势情况下自行车架的受力情况进行了研究，得出了相应测试位置的应变数据，将仿真数据和实验数据进行了对比，验证了仿真的准确性，得出了在不同骑姿下自行车架的受力、变形情况。　　 在自行车结构优化方面，本文通过使用有限元分析软件ANSYS，根据之前的仿真和实验结果，对自行车相应管件的壁厚进行了多组调整，结合实际受力情况施加载荷和约束，并分别进行了仿真分析，将仿真结果与自行车的安全性能要求进行了对比，找出了最优的壁厚，完成了对自行车架质量的优化。