随着全球能源危机和气候变暖等问题的出现，汽车轻量化已成为炙手可热的研究课题。降低车重，不仅可以提高燃油经济性，还可以减少有害物质的排放。汽车后副车架作为汽车底盘重要的承载件，与车身和悬架系统相连，在提升汽车乘坐舒适性和操控性的同时，也提高了悬挂的通用性和装配便利性。依托某企业插电式混合动力汽车轻量化项目，本文对某款车型后副车架进行轻量化设计方法的探讨。结合车辆动力学理论、有限元技术及结构优化方法对多工况下后副车架进行了多体动力学分析、静动态性能分析及结构优化，最后基于汽车道路试验进行了后副车架的疲劳耐久性分析，验证了设计方法的可行性并取得了良好的减重效果。本文首先对轿车后副车架轻量化研究的课题背景进行了介绍，并结合企业的实际要求，阐述了课题研究目的及意义。在详细介绍了后副车架结构组成、分类、选材及功能的基础上，提出了本课题的研究内容及研究路线。接着，本文对某款车型后副车架结构进行多体动力学分析，通过对其在五个典型极限工况下的静力分析，获得了后副车架结构各硬点载荷数据，为后副车架结构优化提供载荷边界条件。通过对后副车架结构特点的分析，建立了后副车架有限元模型并对其进行强度、刚度和自由模态分析，分析验证了模型的合理性，同时分析结果显示后副车架相关性能能满足企业要求，且性能裕度还比较大，结构有较大的轻量化潜力。后副车架结构尺寸优化旨在获得最优的板厚组合，在明确设计变量、约束条件以及设计目标的基础上，本文先对后副车架结构进行了试验设计，获取了后副车架样本点数据库，接着由这些样本点建立了响应面近似模型和径向基近似模型，通过对两种近似模型预测精度对比分析，选用拟合精度高的响应面近似模型进行结构优化，应用第二代非劣排序遗传算法NSGA-II得到了最优的板厚尺寸组合，使得后副车架结构不仅完全满足动静态性能要求，还取得了减重5.6%的良好效果。对后副车架结构板厚优化方案进行性能验证，包括强度、自由模态和疲劳耐久性分析校核。分析结果表明，优化的后副车架结构完全满足企业规定的动静态性能要求并能很好适应实际路况。本文的结构优化设计方法作为一种共性技术可广泛应用于各类车型副车架等底盘件的轻量化设计。