随着结构优化理论的进一步发展,结构优化技术在汽车产品的研发和设计中占据着举足轻重的地位。结构优化技术已经逐渐发展成熟并应用于汽车产品的设计和研发。结构拓扑优化可在改善或保持结构性能的基础上得到材料的最优分布,它们使复杂结构在概念设计阶段即可灵活、理性地进行方案选择,达到既减少设计周期又减少制造成本的功效。本文以10立方米混凝土搅拌车车架为研究对象,在消化吸收有限元理论的基础上,对该车架在弯曲工况和扭转工况下进行静力分析,得到扭转工况下搅拌车车架部位的最大等效应力非常接近车架所用材料的许用应力这一结果,判定此工况为危险工况。为了降低扭转工况下搅拌车车架最大等效应力值,根据原搅拌车主副车架的实际尺寸建立了结构拓扑优化初始模型,确定了搅拌车的主要工况、各工况下的载荷情况和位移约束,以多工况变形能为目标函数,体积比为约束函数,通过变密度法进行了结构拓扑优化设计,并结合工艺性和经济性要求,根据拓扑优化结果提取出新的主副车架结构。接着对提取出的新主副车架以质量最小为目标函数,以扭转工况下搅拌车车架的最大等效应力值小于200MPa,车架一阶模态频率大于20Hz为约束条件进行结构尺寸优化设计,在满足强度的要求下,重量下降7.8%。最后对优化后的车架在弯曲和扭转工况下进行静态和动态分析,得出该结构的前6阶固有频率和振型及应力、变形云图,结果表明优化后的结构在成功降低了弯曲和扭转工况最大应力值的条件下,有效地避免了路面激励,达到了拓扑优化和尺寸优化的效果。