本文综述了应急救援排障车的发展现状及其重要性,概述了多体系统动力学的主要发展历程、内容及研究方法,总结了拓扑优化的主要解析方法和数值方法。本文对应急救援排障车作业装置关键部件的铰点位置、结构形式及结构尺寸三个特征进行了依次优化。首先,针对作业装置主动力不能有效发挥的问题,以挖掘作业装置挖掘力的充分发挥为目标,以装载作业装置油缸最省力为目标,利用Autodesign工具对两个作业装置的关键铰点的坐标位置进行了优化,使作业装置得到了更加合理的铰点布局,作业范围和作业能力的发挥程度均得到了有效提高;其次,针对作业装置结构形式不合理的问题,通过建立作业装置刚柔耦合模型,利用Recurdyn进行动力学仿真,得出部件优化时所需的铰点受力情况;通过设置多组静力学仿真试验,筛选出最佳网格划分方式,然后以减少结构无效质量为目标,在最佳网格数量条件下,利用ANSYS对作业装置关键部件的结构形式进行了拓扑优化,使部件得到了更加合理的结构形式;最后,针对作业装置部件尺寸不合理的问题,将尺寸参数设置为设计变量,通过设置单变量仿真试验及多变量正交仿真试验,探索出了部件最大等效应力及部件质量与各尺寸变量之间的单变量数值拟合关系式及多变量数值拟合关系式;将两个多变量数值拟合关系式最小化设为优化目标,利用遗传算法对作业装置关键部件的尺寸进行优化。本文通过三次优化,使作业装置的功能特性和部件的结构特性均得到了提高,本文的优化方法可为其他相关设计提供参考。