本文以电动客车车架为对象,研究了原始车架的静力学和动力学性能,并针对现存的问题进行优化设计,达到提升车架力学性能的目的。为了避免应力奇异并降低运算量,本文首先对原始车架进行特征简化和圆角处理,保证应力解的稳定性,然后,通过建立多个不同网格尺寸的L型支架,并比较不同网格尺寸下的应力和变形结果,获取了有限元计算所需的最佳网格尺寸及最佳网格尺寸下的应力修正系数和变形修正系数。在对原始车架的静力学分析中,本文采用在shell单元表面附加质量单元的方式来模拟计算了重力和水平惯性力,计算结果表明:原始车架的应力和变形均能满足设计要求,但局部结构设计存在不足导致了较大的应力。此外,车架第1阶和2阶弹性模态频率易与车轮不平衡激励频率发生共振,第3阶弹性模态频率易与传动轴的激励发生共振,因此,原始车架静力学和动力学性能有待进一步提高。针对上述问题,本文确定的优化目标为:改善应力、避免共振以及减重减材。首先,通过拓扑优化确定了车架在目标工况下的传力路径,然后以拓扑优化的传力路径为依据,初步设计了车架外形空间结构。接着,通过尺寸优化的方式,确定了车架所有管材的最佳壁厚组。最后,通过静力学验算表明:优化后的结构能有效改善车架的应力分布状态,使车架受力更为合理;通过动力学验算表明,车架第1阶和第2阶弹性模态频率均能有效避开路面和车轮不平衡引起的激励,且从第3阶开始,所有模态频率均有效大于传动轴引起的激振;通过优化,车架的总质量降低了72kg,实现了轻量化要求。