随着客车行业的迅猛发展以及低碳出行的环保理念日益普遍,客车的轻量化设计对于节省油耗、降低排放、提高电动客车续航里程及电池寿命具有重要意义。因此,本文结合国家重点研发计划项目“高性价比商用车混合动力系统开发与整车集成”（2018YFB0105900）,完成课题“多材料复合结构插电式客车车身轻量化技术研究”,针对某款客车骨架结构,对其进行轻量化优化设计,在保证骨架性能的同时实现减重。本文从TRIZ理论出发,分析客车轻量化优化设计过程中所涉及到的参数,并在“39个工程参数”中找到对应的工程参数,分析优化问题的冲突性质,再结合“40个发明原理”找到可以指导客车轻量化优化设计的指导思路,最终结合工程实际确定优化设计方案。论文以客车骨架3D模型为基础,采用Hypermesh软件建立有限元模型,并在弯曲工况、扭转工况、转向工况与制动工况下分析客车骨架的强度、刚度和自由模态情况。由计算结果可知,建立的有限元模型的精确性满足要求,同时为后文的轻量化设计奠定基础。对前、后围以及左、右侧围车身骨架利用材料替换原理,将原钢制材料替换为铝合金材料,并针对需要用到的铝合金型材进行材料拉伸试验,获取材料的属性。再针对车身四围骨架梁结构提取变量并进行分组,利用Optistruct求解器完成相对灵敏度分析,确定参与车身四围骨架优化过程的梁结构。利用正交试验设计方法进行骨架梁截面厚度以及形状的优化,提高了客车骨架的力学性能,为车底骨架的尺寸优化设计提供理论支持。针对客车车底骨架结构做了两步灵敏度分析来筛选出参与车底骨架多目标优化设计的梁结构,得到优化的尺寸变量。首先根据厚度将所有骨架梁结构分组并进行相对灵敏度分析完成第一次梁结构的筛选;其次根据对称性与功能性将筛选后的梁结构进行分组并完成第二次相对灵敏度分析确定最终的优化设计变量。选取拉丁超立方试验设计方法完成采样过程,并建立高斯过程回归模型。利用粒子群算法并以质量最小、弯曲刚度和扭转刚度最大为目标,以一阶扭转模态频率、一阶弯曲模态频率以及高斯过程回归模型的预测值置信度信息为约束,对客车车底骨架进行尺寸的多目标优化设计。文章最后在四种典型工况下,对优化后的客车骨架分别进行了刚度、强度分析,并计算了前6阶自由模态频率以及振型。结果表明,优化后的客车骨架在刚度与强度性能方面,能够满足设计要求,同时相比于优化前的骨架减重327kg,减重率达到13.24%,取得了较好的轻量化效果。