汽车起重机是将吊台安装在专用的载重汽车底盘上的一种便携式起重机。具有机动灵活、零部件供应方便、行驶速度高等优点,使用范围广泛。汽车起重机的质量主要集中在吊臂、转台和车架上,因此对其进行轻量化研究,尤其是对吊臂、转台及车架的优化研究就显得格外重要。由于吊臂、转台和车架的结构复杂,因此对其进行优化研究十分困难。传统的优化方法主要是数值计算法和解析法,其过程繁琐且计算精度难以保证。针对上述问题,本文以某公司生产的100吨汽车起重机作为研究对象,利用结构优化方法对吊臂、转台和车架分别进行优化,在保证其力学性能的前提下使汽车起重机的质量减少,提高经济效益。首先,利用尺寸优化方法对大型汽车起重机的吊臂进行优化。将MATLAB优化函数结合序列二次规划法应用于吊臂的截面尺寸优化,结果证明该方法安全可靠,大大缩短设计周期。其次,对汽车起重机的转台进行拓扑优化。通过Pro/E软件进行三维建模,利用ANSYS Workbench拓扑优化,根据结果减少一些不必要的材料分布。最后,对汽车起重机的车架结构进行静力学分析并做出一定的结构改进,对改进后的车架结构进行模态分析得到车架结构前10阶的固有频率及振型,为以后车架的动态分析奠定一定基础。通过对汽车起重机结构的优化与研究,在满足其强度、刚度要求的条件下,使得吊臂质量减少16.5%;转台质量减少5%;车架质量减少2%。吊臂、转台、车架均实现轻量化,汽车起重机的结构更加合理,总质量大大减少,达到了提高经济效益、节约成本的目的。同时对汽车起重机的设计及改造提供了一定依据,为以后起重机优化方法的研究提供了一定的参考价值。