汽车悬架系统，指的是联接汽车悬挂质体和非悬挂质体的总成部件的总称，它起到了承载、传力（矩）、缓冲、衰振、散能以及调节自身车身的作用。汽车悬架系统性能的优劣，不仅会影响汽车的平顺性和操纵稳定性，也会影响着汽车动力性的发挥，也会影响悬架构件的安全性和使用寿命。考虑到悬架系统构件间的运动关系和动力学复杂性，传统计算方法不能准确的分析悬架系统的性能参数。本文比较详细的介绍了多体动力学理论、有限元理论以及结构优化设计法（拓扑优化），将多体动力学理论和虚拟样机技术来仿真优化分析前轮定位参数，结合有限元分析与结构优化设计法来优化设计悬架摆臂构件，所研究的内容可概括为以下几个方面：（1）通过ADAMS/CAR专业模块建立双横臂扭杆式独立悬架模型，并对该仿真模型进行平行双轮跳动仿真试验；然后以前轮定位参数（车轮前束角、外倾角、主销后倾角及内倾角）为优化目标，悬架模型中的硬点坐标值为设计变量利用ADAMS/Insight模块进行优化设计，从而使悬架参数的变化曲线都在允许的范围内；选择合适的载荷获取方法，推导出轮胎接地点的载荷计算公式，运用ADAMS加载仿真优化后的悬架模型，提取悬架摆臂的载荷；（2）基于有限元分析法在HyperWorks软件中对悬架摆臂概念设计建立有限元分析模型，并加载分析了摆臂得到的最大应力值为97.4小于许用应力，低阶固有频率值为671.1小于在汽车各种激振产生的频率，确保了悬架摆臂的安全性；（3）基于带权重的折衷规划多目标（刚度和固有频率）的拓扑优化模型对悬架摆臂进行多工况下的拓扑优化，选择相对密度云图为0.15的优化结果作为参照模型进行改进设计（基于加工工艺和制造成本来改进），并对比了优化前后摆臂的强度、刚度、固有频率以及质量的变化情况，虽然强度有所变大，刚度有所降低及固有频率也有所降低，但仍都在允许的设计范围，质量达到减重16.33%，最终实现了摆臂轻量化的目的。