车架作为非承载式汽车车身的核心部件，其功能是支撑连接汽车的各总成和零部件，承担着汽车的大部分载荷。车架工作时要承受扭转、弯曲等多种载荷产生的弯矩和剪切力，同时还会因为路面和车桥的激振而产生振动，其性能直接关系到整车性能的好坏，因此车架的结构就显得尤为的重要。本文对某重型汽车的车架尝试着运用多目标的拓扑优化方法进行了设计。文中首先对结构优化设计的发展历程，以及在现代产品设计中的重要作用进行了说明，接着简单介绍了有限单元方法和基于变密度法拓扑优化的基本理论知识，然后根据某重型汽车车架的一些基本尺寸参数和动力总成的约束条件，建立了拓扑优化设计的初始网格模型，又选择了汽车运行中典型的六种工况，并根据这些工况中车架的主要载荷情况和边界条件建立了有限元模型。由于该问题属于多目标的拓扑优化问题，因此本文采用线性加权的方法，以车架多工况权重刚度最大化，即结构的加权应变能最小化为优化目标，以体积比为约束条件，对车架进行了拓扑优化设计的尝试，并根据拓扑优化的结果参考同类汽车车架的结构，建立了车架的三维几何模型。为了对所设计的车架的性能进行评价，在文章的后半部分就对建立的三维车架进行了有限元分析。通过车架的静力学分析，得到了车架的应力分布及最大应力值，以及车架的位移分布及最大值；通过车架的自由模态分析，得到了车架前十六阶模态的固有频率和对应的振型。这些计算的结果表明该车架的性能基本符合设计要求。通过本文对车架拓扑优化设计的初步探索，进一步表明了拓扑优化的优势，相信凭借这些优势，拓扑优化方法一定会广泛应用到更多的领域中去。