作为桥式起重机整机的重要组成部件之一,主梁结构占有整机很大比例的质量。对主梁结构展开轻量化研究,不仅可以节约大量的制造材料,而且也减少了整机运行移动及机电成套控制设备所需的能耗。目前,针对箱梁结构的轻量化研究大多数是对主梁截面尺寸、板厚等参数进行改变,对原有的结构并未做出太多改动。对此,本文采用创新结构的方法,对一款32/10t偏轨型主梁展开研究。首先,对主梁在不同工况下的受力状况进行了力学计算,然后结合各部分的受力特点,确定了轻量化的实施方案。之后根据主梁的有限元分析结果,确定加劲肋、端部结构以及腹板为薄弱部位。由于腹板结构是主梁的主要承载部位,冒然去除腹板表面的材料会对主梁造成不可预知的影响。因此,本文首先对加劲肋和端部结构进行设计。设计主要采用了分部再组合的方式,首先对主梁的加劲肋结构进行了基于树叶叶脉的仿生设计,然后对较为危险的端部结构进行了方案改进,最后将各个方案进行了组合,共获得八种新方案。根据对最优方案的拓扑优化得出,腹板上的可去除材料区域最多,而且出现了按一定规律分布的可去除孔洞。同时,新型加劲肋及端部结构也有一定的优化空间。为了尽可能减轻主梁的质量,本文对腹板部位展开了腹板开孔孔形及开孔高度的研究。经过比较,选择开矩形孔的方式来最大程度地减轻主梁结构的质量。为了尽量保留原有的加工条件,降低加工成本,选择对横向肋板间距和腹板开孔高度进行尺寸优化,以寻求其最佳分布位置,优化后的主梁与原结构相比减重13.78%。最后,根据可靠性、模态和瞬态动力学分析的结果得出,主梁结构在强度及刚度上均满足安全工作条件。