本文以“973”课题和国家自然科学基金项目为背景,针对某大口径牵引火炮提高刚强度和优化载荷传递路径的需求,利用结构优化理论和方法、遗传算法等对该火炮上架和摇架进行拓扑优化、尺寸优化和参数优化。对结构优化理论和方法做了深入研究,探讨了变密度法拓扑优化、参数化结构优化方法和NSGA-Ⅱ算法基本理论。在有限元建模软件Hypermesh中建立了火炮后坐部分、上架和摇架的精细网格模型,并对上架和摇架进行静力学分析,获得初始结构刚强度性能。然后将后坐部分、上架和摇架网格模型导入Abaqus软件中进行隐式非线性动力学分析,得到架体载荷传递路径和炮口扰动规律。在Optistruct软件中对上架进行多射角工况联合下的拓扑优化和尺寸优化,通过拓扑优化改进上架立板形状和加强筋位置,利用尺寸优化方法对上架各板件厚度进行调整,使得上架结构在0。、51°和70°射角工况结构性能均有所改善。同样利用尺寸优化方法对摇架51°射角工况下各板件厚度进行了优化设计。在对上架和摇架进行优化的过程中,拓扑优化方法不能获得上架立板形状的最优值,同时还发现摇架筋板位置和前套箍形状对摇架的刚强度性能有重要的影响,对上架和摇架的尺寸优化是独立进行的,有必要对上架和摇架装配结构的板件厚度进行综合优化,因此利用参数优化方法继续对该上架和摇架进行优化设计。在优化后的上架和摇架装配结构基础上,运用参数化建模方法和Python语言在Abaqus中建立摇架和上架的参数化模型,在Isight优化平台上结合NSGA-Ⅱ算法对上架立板形状参数、摇架筋板位置和前套箍形状参数进行详细设计,并利用试验设计方法选取摇架和上架结构中对刚强度性能影响较大的板件进行尺寸优化设计。本文的研究成果对火炮结构优化方法的研究和大口径牵引火炮上架和摇架设计以及减小炮口扰动研究具有一定的参考作用。