随着计算机和结构优化技术的不断发展,轻量化设计成为现代机械设计制造的主要方向之一。车架作为摩托车的重要承重部件,对其进行有效的轻量化设计具有重要意义。本研究考虑到车架管件的结构特殊性,建立了两种不同单元类型的车架模型,然后对其车架模型进行多工况的强度、刚度和模态等性能分析,同时也对比了两个模型的分析结果。在此基础上,提出一种基于强度、刚度、模态多学科的优化设计方法。首先,基于有限元前处理软件Ansa,对车架管件抽取中面和中线,建立了壳单元车架模型和梁单元车架模型,为后期两个不同单元类型的车架模型性能分析奠定基础。然后,对两个不同单元类型的车架模型进行了全面的性能分析（模态分析、刚度分析和强度分析）,并对梁单元车架模型的精度进行验证。主要内容包括:1)对两个车架模型进行自由模态和约束模态分析,分析前十阶模态频率,以评估车架的振动特性;2)对两车架模型进行刚度分析（扭转工况分析和弯曲工况分析）,以评价车架抗变形的能力;3)通过企业标准和多体动力学提取出相应载荷,进行两个模型的六工况强度分析;4)通过车架台架试验和整车路试试验以验证强度分析。最后,选取车架11组管件的直径和厚度共22个参数进行试验设计,提选出最具有优化空间的参数作为设计变量,以强度分析、刚度分析以及模态分析中筛选出约束条件,以质量最小为优化目标,在Isight软件中进行车架的优化设计;实现了优化后的车架管件总质量减少7.7%的目标。将优化后的车架模型重新进行性能仿真分析,验证了方案的准确性。