我国自然林区地形环境复杂,普通车辆难以进入林区作业,林业机械化水平较低。林区地形主要是坡道、坑洼以及林区常见的树桩等垂直障碍物较多的路面,其作业环境对林用车辆底盘的工作性能要求较高,而底盘行驶过程中所承受的来自车身内外的各种载荷均作用于车架上,此外,车架还需要应对发动机等产生的振动以及行驶过程中路面传递给车架的外部激励等,有必要通过有限元法分析车架静态和动态性能并通过分析结果对车架做出改进,以改善车架及底盘整体性能。本文对原三自由度铰接底盘前后车架及铰接机构分别进行了受力分析,模拟了车架各部分的实际载荷,并通过有限元法研究了车架各部分静止时的刚度强度性能,结果显示原后车架结构静力学性能无法满足底盘的设计需求,且车架自身质量过大。考虑底盘的行驶条件,针对底盘通过性的需求设计了变幅轮腿结构以提高底盘的越障性能,又针对其车架刚度强度需求重点对原底盘后车架结构进行了优化,并重点对改进后的后车架进行了静力学工况分析及校核,对车架整体进行了模态分析及校核。通过对比表明:优化后的车架减轻了自重,其静力学性能明显优于原车架。另外,优化后车架自身的振动避开了共振发生的频率区间,表现出了良好的动力学性能。