本文论述了车辆结构轻量化研究的重要性及国内外研究概况，分析了车辆结构轻量化的发展趋势，探讨了国内在车辆结构轻量化研究方面的不足和差距，提出应用有限法对大客车车身骨架进行有限元分析和轻量化结构优化设计的构想。接下来介绍了形状优化、拓扑优化和尺寸优化等结构优化方法，并简要论述了三种优化方法在国外某客车车身骨架结构设计中的具体应用。由于委托企业要求在不改变现有客车的整体形状和构件布置位置前提下，通过对车身骨架中部分构件的壁厚进行重新分配来减轻结构重量，因此，最终选择尺寸参数优化设计方法来实现车身骨架结构的轻量化，并确定了车身骨架轻量化研究的初步方案。随后，阐述了弹性力学和有限元法的基本理论和概念，并详细叙述了有限元法的基本分析步骤。然后，根据企业提供的图纸应用有限元分析软件ANSYS建立了大客车车身骨架全板壳单元的有限元计算模型，并对该车身骨架在弯曲工况和弯扭工况下进行了有限元分析，求得了不同工况下车身骨架的整体应力分布及变形情况，为委托企业的产品设计提供了可靠的参考数据。接着对车身骨架出现应力集中的位置进行了局部结构改进设计，改进后显著降低了局部结构的应力水平，有利于提高车身骨架的使用耐久性并延长其使用寿命。在此基础上，为了有效的降低车身骨架的自重，建立了以底架纵梁、横梁、牛腿及左右侧围骨架的板厚为优化设计变量、以不同工况下车身骨架的单元最大应力为优化状态变量、以车身骨架的总体积为优化目标的大客车车身骨架轻量化研究模型，并进行了轻量化设计，最终得到的车身骨架在满足强度和刚度要求的前提下，提高了材料的利用率，与原结构相比，质量减少约14.5％，取得了较好的轻量化效果。本文的研究成果不仅提供了典型大客车车身骨架的结构分析与设计的有效计算模型和数值计算方法，解决了企业的实际问题，更重要的是能够提高企业的设计水平和设计效率，缩短设计周期，降低企业的设计成本，提升企业核心竞争力。同时，还为我国的其它相关企业的产品设计提供有价值的参考，具有良好的经济价值和社会效益。