目前关于拓扑优化大多数研究主要集中在二维结构，但在工程实际应用中，由于大多数问题都是三维的，因此关于三维拓扑优化的问题已逐渐成为研究的热点。本文对三维连续体结构的拓扑优化设计进行深入研究，主要完成了以下研究工作： 　　1)研究了三维空间单元刚度矩阵K e和单元质量矩阵 eM 的求解，建立了基于SIMP方法的三维插值模型，比较了两种优化算法在三维结构拓扑优化的适用范围，提出了一种改进的解决数值不稳定现象的网格过滤方法。 　　2)基于所研究的三维结构拓扑优化关键技术，建立了三维结构的单目标拓扑优化模型和多目标拓扑优化模型，利用MATLAB编程实现，通过典型的数值算例验证了所构三维模型的正确性和有效性。 　　3)以YKS5120B×3数控插齿机床的床身为研究对象，对床身进行了三维拓扑优化设计，利用Pro/E对床身进行了模型重构，并利用ANSYS对原始模型和重构模型分别进行分析。结果表明不仅提高了机床床身的静、动态性能，同时节约了材料。