车架作为大吨位矿用自卸车的主要承载部件，其结构和重量直接影响整车的各项性能和使用寿命，在减重的基础上提高SF35100型矿用自卸车的刚度、低阶频率和强度，对整车性能的提高有着非常重要的意义。结构优化技术以数学规划为理论基础，运用最优化方法和CAE技术，在充分考虑多种设计约束的前提下，通过计算分析，在设计空间中获得材料的最佳分布方案。拓扑优化是近年来结构优化研究领域中的重要分支之一，也是结构优化中的重点和难点。本论文结合实际工程项目，对SF35100型矿用自卸车车架进行结构优化设计，主要完成了以下内容：1.基于多体动力学仿真分析，得出车架几种典型极限工况的载荷，并根据极限工况的载荷对车架做有限元强度校核，判断车架的安全系数是否在合理范围内。2.利用OptiStruct软件对自卸车车架做结构拓扑优化设计，以车架刚度和低阶振动频率为目标函数，建立多目标拓扑优化的数学模型。通过拓扑优化得到既满足刚度要求又能满足低阶振动频率要求的车架拓扑结构。理论分析和仿真分析对比表明，该自卸车的车架设计合理，充分说明运用拓扑优化理论指导车架结构设计的可行性和有效性，为车架的结构优化设计提供了一种新的思路。3.在车架拓扑优化设计的基础上，以车架某些薄壁部件的厚度作为设计变量，在同时满足刚度和频率指标要求的情况下，以车架轻量化为目标，建立车架结构的尺寸优化模型，在不降低刚度和频率的基础上得到了车架轻量化的设计结果。最后，对新车架和原车架做对比分析与验证，验证了有理论支撑的优化设计在工程问题中有一定的可行性。通过本文的研究，可以得到一种可行有效的车架CAE技术分析方法。这样就形成了有限元分析、多体动力学仿真分析以及结构优化设计为一体的分析流程，对矿用自卸车的研发和创新具有很强的指导意义，研究中所积累的一些分析数据，也为以后相应的工程分析规范提供一些帮助。