商用车车架是非承载式汽车(重型商用车)车身的重要部件之一,承受车辆的大部分载荷。车辆在行驶过程中,车架势必要承担由弯曲、扭转等复杂多变载荷所引起的弯矩和剪切力,而且还会承受路面和动力总成(发动机,驱动桥等)的激励而产生振动。其性能会直接影响到车辆整体的质量,因此车架的结构设计就显得非常重要。在很多情况下,设计人员仅靠设计经验对车架进行结构设计,缺乏一种有效的设计方法作为设计标准供设计人员参考。本文采用拓扑优化设计方法对商用车车架进行概念设计,首先查阅相关文献,了解结构拓扑优化方法的发展历程、基本概念以及国内外发展情况;然后以国内某款商用车车架为优化设计对象,利用Catia建立车架的三维几何模型,在Hypermesh划分网格,定义材料属性,施加载荷和约束条件,建立车架有限元模型;根据车辆行驶中常见的七种典型工况,对车架添加应力约束和体积比约束,对车架进行静态单工况及组合工况拓扑优化设计,得到车架静态组合工况下的拓扑优化结构;然后考虑动态因素对车架性能的影响,将固有频率约束引入到优化设计当中,依照静态工况的设计思路,对车架进行动态工况下的拓扑优化设计,得到动态组合工况下的车架优化结构,并以此为模板,将其整体结构分为四个局部优化区域,根据不同区域的具体敏感工况,对车架进行局部二次拓扑优化设计,最终得到了与实际情况相符合的车架新结构;为了验证车架新结构的性能,在文章的最后利用有限元方法对车架进行验证,利用Hypermesh对车架进行静强度分析,刚度分析以及模态分析,并将分析数据与实验数据作对比,验证了新车架的机械性能与原始车架相比有所提高而且质量减轻了 30kg,实现了轻量化设计的目的。