结构拓扑优化可在改善或保持结构性能的基础上得到材料的最优分布,它使复杂结构在概念设计阶段即可灵活、理性地进行方案优选。本论文以某载货汽车作为研究对象,通过对车架进行拓扑优化设计并获得合理的初始结构方案,根据设计经验对拓扑结构进行参数化设计,并用有限元分析软件对车架进行强度校核以设计出满足要求的汽车车架结构,从而对实际生产提供理论参考。本文研究和探讨了拓扑优化理论和方法及其在汽车结构设计中的应用,本文对有限元法的基本建模理论、基于变密度法的结构拓扑优化算法以及车架的材料选型原则进行了论述。搜集某货车车架的相关数据,对车架结构进行力学分析,根据汽车车架的实际尺寸、载荷情况以及边界条件建立了三维拓扑优化基础模型,对车架进行拓扑优化设计,获得车架较为合理的初始结构方案。然后根据该越野车总体布置的要求,综合考虑拓扑优化的结果,参考国内外其它同类车架的设计标准,并结合指导老师的实际设计经验,初步完成了车架的总体结构设计。对车架进行有限元建模和有限元分析,通过强度校核,修改初步总体结构设计并最终获得满足设计条件的车架结构。本文研究表明,该载货汽车车架的设计强度满足设计要求。本文运用有限单元法对车架结构进行优化设计及分析,所设计的车架重量轻、承载能力强,为实际车架的设计提供了理论参考。同时,拓扑优化能够为结构的设计提供科学的依据,使复杂结构及部件在概念设计阶段即可灵活、理性地优选方案；将计算分析与测试试验相结合,提高了产品的设计效率和开发的精确性,并能够根据市场的需求快速的对产品进行修改,以适应市场的不断变化,节省了企业的开发经费,使得产品的效益得以最大化的获得。拓扑优化技术和有限元分析在该车架设计中的应用,丰富和发展了现代车辆设计方法,对提高车辆结构设计的效率和水平具有积极的意义。