近年来,随着国内汽车市场需求的迅速扩大以及国家节能减排的政策要求,使得如何在短时间内设计和生产出重量轻、燃油消耗少且安全性能高的新车型,已经成为各汽车厂商为提高产品竞争力需要解决的技术难题。在产品的研发设计的阶段,运用拓扑优化技术,对所研究的对象进行结构分析以及仿真计算能够有效的改善产品的设计、缩短研发周期,实现预期目的。本文以广汽某新型汽车转向泵支架为案例,对其进行了拓扑优化设计,并对在优化过程中常用的结构优化方法以及拓扑优化的理论做了进一步的研究。本文首先从理论上概述了结构的尺寸优化、形状优化以及拓扑优化等方法,讨论了变厚度法、变密度法等拓扑优化技术在工程上实现手段,并简单介绍了常用的拓扑优化算法如优化准则法、数学规划法和拉格朗日乘子法等,本文运用的是基于SIMP材料插值模型的变密度法对支架进行拓扑优化求解。其次是对原支架进行了有限元分析计算,阐述了其进行拓扑优化的必要性,而后以此为基础建立了以支架结构的柔度最小作为目标函数,优化后剩余的体积作为约束函数的拓扑优化数学模型,并建立拓扑优化的有限元模型以及多种优化方案,运用hyperworks软件对支架进行了拓扑优化计算,通过计算结果对比分析得到最适方案。之后根据零件的可制造化处理准则并结合支架的制造工艺对得到的优化结果进行了可制造化设计,获得一个结构更合理且性能更佳的新支架。最后,对新支架进行了刚度和强度的分析,并与原支架有限元分析结果进行了对比,结果显示其强度、刚度以及一阶模态频率均有所提高,满足支架使用的轻量化要求。新支架的质量为4.35kg,相比原支架减少16.35%,新支架相比原来在结构上有很大的改善,证实了该结构进行拓扑优化设计的准确性与可靠性。本文的研究过程及成果为企业的其它产品改造和优化提供了参考和指导,解决了企业在生产制造中所遇到的实际问题,说明了如何利用拓扑优化方法对支架进行轻量化设计,为开发其它型号的同类产品提供了新的设计方法,能有效的促进企业产品设计水平提高。