在诸多汽车节能减排的方法中,汽车轻量化是最有效、最直接的手段之一。后副车架作为汽车底盘的重要组成部分,对整车的NVH、操纵稳定性等性能都有很大的影响,因此对后副车架进行轻量化结构优化设计研究是一项涉及多学科的复杂工程。该研究不仅可以满足企业需求,还能够为其他汽车产品开发提供参考。本文以校企联合项目为依托,结合某款乘用车后副车架轻量化开发项目,在概念设计阶段,采用拓扑优化与隐式参数化建模技术确定某乘用车后副车架基本结构,引入截面形状控制方法选择零件形状、位置、厚度及材料等设计变量,最后对后副车架结构进行轻量化优化设计。本文具体研究内容如下:（1）介绍了后副车架轻量化设计课题的研究背景及意义,并提出了本文的研究内容及技术路线。首先对参考后副车架进行了性能分析,包括六种典型极限工况下的强度、硬点刚度及自由模态,充分论证了该结构仍有一定的优化设计空间。然后对某款乘用车后副车架进行了自由模态试验,结果表明了本文所用仿真方法的合理性,为后续结构设计奠定基础。（2）为得到满足实际工程应用的结构,利用折衷规划法确定了多工况拓扑优化设计目标,以性能目标和制造条件为约束,对建立的优化设计空间进行了多目标拓扑优化设计。基于“分析驱动设计”理念,本文根据拓扑优化设计结果、连接及制造条件、参考模型等数据,利用SFE-Concept软件建立了新的后副车架隐式参数化模型,并对该结构的性能进行了仿真和分析,包括强度、硬点刚度及自由模态,结果表明初版结构的性能裕量较大,有进一步优化设计空间。（3）为减少复杂结构的设计变量数目,避免在设计变量选择过程中的盲目性,结合截面形状控制方法选择后副车架隐式参数化模型结构中零件间位置、形状、尺寸及材料等36个参数为设计变量,以硬点刚度及前三阶自由模态频率为约束,结构重量最小、第一阶模态频率最大为目标,采用最优拉丁超立方试验设计方法、EBF神经网络代理模型及第二代遗传算法,对后副车架进行了轻量化优化设计。（4）利用Isight软件建立了多学科优化设计平台,用以实现后副车架的集成优化设计。优化设计后对最终结构进行了性能验证,包括六种典型极限工况下的强度、硬点刚度及自由模态。该结构在满足性能要求的条件下,重量为13.25kg,减少了1.13 kg,轻量化率达7.86%,取得了良好的轻量化效果。结果表明,在利用结构的隐式参数化模型对其进行优化设计时,选择合适的形状控制方法及多目标优化设计方法能够有效缩短产品设计周期,对其他汽车产品的设计有一定借鉴意义。