目前我国商用车的百公里燃油消耗量普遍较高,随着法规对油耗要求的不断严格,采用先进节能技术变得愈加重要。作为一项关键节能技术,轻量化技术对于商用车降低燃油消耗及减少污染物排放至关重要。其中,商用车车架质量占商用车整车质量的10%左右,因此商用车车架的轻量化设计对于商用车整车的节能减排意义重大。本文进行了基于性能驱动的重型牵引车车架轻量化优化设计,既考虑了牵引车车架的强度、刚度以及模态性能,同时考虑了车架的疲劳耐久性,主要研究内容和研究成果如下:首先对车架组成结构进行几何清理,网格划分,添加材料属性,通过铆钉及螺栓连接车架各个横梁、纵梁以及车架接头,建立了车架有限元分析模型。其次对车架的静动态性能进行分析和评价。对车架进行四种典型工况下的静力学分析,获得各个工况下牵引车车架的应力分布和位移变化,根据静力学分析结果对车架的刚度以及强度进行评价,确定车架静态性能满足设计要求;对车架进行计算模态分析,得到车架前五阶模态频率和振型,之后进行牵引车车架模态试验验证了车架有限元模型的准确性。然后建立了牵引车刚柔耦合多体动力学模型并进行仿真分析。建立柔性体车架模型,并利用通讯器将柔性体车架模型与课题组先前建立的该牵引车其它各个子系统模型进行组装,得到牵引车整车刚柔耦合虚拟样机模型。基于谐波叠加法建立三维B级路面模型,进行牵引车整车多体动力学仿真分析,获得车架上与悬架各个连接点处的载荷时间历程。之后应用惯性释放法获得在车架各个连接点处施加单位载荷时的车架应力响应,并根据车架材料的性能参数模拟出车架材料的S-N曲线。采用名义应力法,将车架连接点处的载荷时间历程曲线与惯性释放法获得的车架应力响应一一对应,并结合建立的S-N曲线,进行牵引车车架的疲劳寿命分析。最后对车架进行轻量化优化设计。筛选出3个形状变量和15个厚度变量作为多目标优化的设计变量,以车架弯曲工况下的最大位移、扭转工况下的最大位移、扭转工况下的最大应力和一阶模态频率作为约束,以车架疲劳寿命最大和车架质量最小作为优化目标,建立车架多目标优化模型。抽取180组样本点进行试验设计,基于试验设计结果建立各个响应量的近似模型,之后进行牵引车车架多目标轻量化优化设计,从获得的优化解集中选取质量最小的解作为车架多目标优化的最优解。对优化后的牵引车车架进行性能验证。优化后车架质量减少了155kg,减重率达17.2%,轻量化设计效果显著,车架其它性能良好。论文研究结果对车架结构的轻量化优化设计具有一定工程应用价值。