车架是汽车的主要承载部件，其设计历来受国内外各大汽车厂商重视。本文在分析、研究国外先进设计方法和车架设计现状的基础上，以国内某客车车架为原型，通过优化驱动的设计方法，对该车架进行了优化设计。首先，从原车架入手，对其分别进行了强度、刚度和模态的有限元分析。分析结果表明，车架的强度和动态特性都满足设计要求。车架有限元分析的结果验证了车架的设计，同时也为下一步的研究奠定了基础。随后，根据原车架的实际尺寸建立了新车架拓扑优化的基模型，以多工况刚度最大为目标，体积比为约束，在充分考虑到车架制造工艺的前提下对基模型进行了拓扑优化，得出了车架材料的合理离散布局；通过拓扑优化的结果，对原车架进行了二次设计，得到了新车架的结构，在此基础上，以质量最小为目标，在不降低刚度性能的前提下，对新车架进行了尺寸优化以满足轻量化的要求。研究结果表明：经过拓扑优化和二次设计后的新车架相比于原车架，在质量减少7.2%的同时，一阶模态频率提高了4.5%，弯曲刚度增加了25.6%，前后扭转刚度分别增加了0.6%和0.3%，优化效果明显。本文提出的拓扑优化应用方法是可行的，为今后车架的设计提供了一种新的思路，具有良好的应用价值。