运动自行车车架的结构设计在我国尚处于起步阶段，目前运动自行车厂商在设计时，使用的是国外的设计资料。但是，由于东西方的人体特征和骑行习惯等存在差异，比如身体各部分比例、肌肉状况等，设计出来的自行车车架在实际骑行中总是存在这样或那样的问题。　　 本文的研究就是从运动自行车车架的结构设计方面展开的，主要包括下述内容：　　 (1)对运动自行车车架建模方法的研究和模态特性分析。由于后续的车架有限元分析需要建立大量的车架模型，为了实现快速准确建模，本文利用Pro/Engineer的族表功能，首先依据已有车架图纸建模，将其作为基础模型，并将其设计变量在族表中生成对应参数，再利用参数尺寸的变化生成新的模型，建模效率得到了极大的提升。此外，利用激振实验获取运动自行车车架的动态特性参数，并与有限元分析结果对照，从而验证车架模型的准确性。　　 (2)建立准确的车架有限元仿真模型。设计运动自行车车架应力应变测试实验，获取有限元分析中需要的边界条件参数，找出合适的有限元分析方法，建立准确的车架有限元仿真模型，为运动自行车车架结构优化奠定基础。　　 (3)对5款典型运动自行车车架进行结构优化和轻量化设计。车架的结构优化是以保证车架基本设计尺寸为前提的，在此基础上对座管上管角度、座管下管角度和座管后上叉角度的调整可以产生不同的车架结构应力分布情况。然后，对结构优化后的车架进行轻量化设计，在保证车架安全性前提下对车架各管壁厚进行一定的削减，达到车架减重的目的。因此，通过大量有限元分析，对车架的结构进行优化，在减轻车架重量的同时保证其骑行安全性。　　 (4)以人体下肢疲劳度为评价标准对运动自行车骑行舒适性进行分析。首先，分析运动自行车骑行过程中骑行者疲劳产生机理，应用以骑行者下肢主要肌肉应力平方和最小来衡量其疲劳程度的方法。然后，以此方法对运动自行车车架的设计变量进行优化，提高骑行者在骑行时的舒适度。最后，对优化后的运动自行车车架进行强度校核并进行结构优化和轻量化设计。　　 (5)对其他可能影响运动自行车骑行状况的情况进行分析及优化。参照中华人民共和国行业标准非公路自行车安全要求QB2175-1995对车架进行疲劳强度和冲击破坏分析，并对可能出现的疲劳破坏部分进行加强和结构优化。