汽车车架作为汽车总成的重要组成部分，承受着各种载荷的作用包括来自道路、汽车总成件的各种复杂载荷，因而，车架的结构设计在汽车总体设计中至关重要。使用有限元法对车架结构进行性能分析及拓扑优化，可以提高整车的刚度和模态性能，同时在改善结构性能的基础上可以得到材料的最优分布。本文以某轻卡车架为研究对象，利用HyperMesh壳单元建立了该车架的有限元模型，对其结构进行了刚度性能和模态性能有限元分析计算，验证车架的刚度和模态特性是否符合设计要求，并且总结还有什么不足。然后在此基础上，采用Hyperworks的Optistruct优化技术——基于有限元方法的拓扑优化技术对该车架的拓扑结构进行修改设计，并对优化后的模型进行刚度性能分析及动态特性分析，初步探讨了车架的刚度及模态性能，以期获得车架结构更好的静动态特性，为该载货车车架设计提供理论依据。同时，将拓扑优化技术应用在车架设计中，丰富和发展了车架现代设计方法，对提高我国的车架分析设计水平具有积极的意义。本文研究表明，被研究车架的刚度性能满足设计要求，模态分析表明原车架整体动态特性也基本符合设计要求。优化分析研究表明，经拓扑优化后，该车架各项静动态特性参数指标除弯曲刚度外均有不同程度的提高。其中，扭转刚度得到进一步提高，一阶扭转频率有所增加。由此可以得出结论，在工程实际中，基于有限元方法的拓扑优化技术应用在车架设计方面是可行的，采用此项技术可以大大提高车架的整体性能，并且在进一步的完善设计中可以通过后续的尺寸和形状优化等进行轻量化再设计。