随着汽车技术的进步，人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。汽车副车架作为当今主流汽车的底盘重要承载件，与车身、悬架系统及发动机悬置相连，在提升汽车乘坐舒适性、底盘刚、强度和操控性的同时，也提高了装配便利性及设计通用性。本文围绕轿车轻量化这一大方向，研究副车架结构的轻量化设计流程，参加插电式混合动力车型的前副车架结构的开发，进行结构优化设计及性能验证，取得了较好的轻量化效果。本文总结了轻量化技术的研究现状，概述了副车架结构的用途及特点，提出了本文的研究内容及研究路线；并以在研某插电式混合动力汽车前副车架结构为例，对其在多个典型工况下进行多体动力学仿真，并通过计算获得了副车架静载荷数据，为副车架结构优化提供载荷边界条件；进而建立了合理的副车架有限元模型并对其进行强度、模态分析，验证了模型的可信度及结构的性能要求，为之后的结构优化提供参考依据。副车架结构尺寸优化旨在获得最佳的板厚组合，在明确设计变量、约束条件以及设计目标的基础上，本文先对副车架结构进行了基于试验设计的灵敏度分析，研究各板厚对响应变量的影响程度，选取了一些灵敏度大的板厚变量作为之后的尺寸优化设计变量，然后考虑设计变量数及近似模型的要求选择更多的水平数进行试验设计从而获得较多的样本点，接着由这些样本点建立了拟合精度高的近似模型，应用多目标优化方法得到了最佳的板厚组合，使得副车架结构在满足质量约束的前提下达到了性能的最优。对副车架结构优化设计方案进行验证，包括基于有限元的强度、模态和疲劳寿命分析校核。分析结果表明，本文的副车架轻量化设计方法，综合应用了多种优化及分析技术，能够为设计者提供轻量化思路，对今后副车架等底盘结构的设计、优化有一定的借鉴意义。