随着高速公路网的发展,半挂车因安全性好、运输效率高等优点,成为目前物流市场中的重要车型之一。作为半挂车的动力来源,牵引车的研发受到商用车企业的高度重视。车架作为牵引车的主要承载部件,其性能的好坏直接影响牵引车的整车性能。因此,能否设计出力学性能好、质量轻便、制造成本低的车架显得尤为重要。为避免传统设计中的盲目性,本文将拓扑优化方法引入到牵引车车架的结构设计中,不仅为设计人员提供了一种科学的设计方法,而且能够找到最合理的设计方案。以往对车架的拓扑优化设计只是考虑以柔度最小为目标函数的单目标拓扑优化,然而车架实际中工况复杂,单目标拓扑优化设计不能得到最理想的车架结构。为了得到同时满足静态多工况刚度和动态振动固有频率要求的牵引车车架结构,本文对牵引车车架进行多目标拓扑优化设计。采用折衷规划法定义多刚度拓扑优化目标函数的数学模型,而振动固有频率拓扑优化目标函数的数学模型则采用平均频率法定义,综合刚度与振动固有频率多目标函数的数学模型也采用折衷规划法定义。通过优化得到同时满足刚度和振动频率要求的车架拓扑结构。根据拓扑优化结果,在Pro/E中对拓扑优化车架进行三维建模,然后将模型导入到Hypermesh中进行有限元静态和模态分析,结果分析表明拓扑优化车架满足使用要求,并且总体静态模态性能均优于原车架,总体质量减重5.01%。仿真结果同时验证了将多目标拓扑优化设计引入到车架设计中的可行性。在追求安全环保、减重降耗的目标的市场环境下,对牵引车车架进行轻量化设计很有必要性。在满足对车辆的使用性能的前提下,对拓扑优化车架进行尺寸优化设计,然后对尺寸优化车架进行有限元静态和模态分析,分析结果表明尺寸优化车架满足使用要求,并且总体静态模态性能在拓扑优化车架的基础上进一步提高,总体质量减重13.56%,减重比较明显。在追求节约材料和提高整车燃油经济性的今天,最终的尺寸优化车架具有更强的市场竞争力。