结构拓扑优化设计方法是近几年发展起来的新方法,并取得了瞩目的进展。本文针对汽车与机械结构的动力学优化设计问题,首先,研究和分析了国内外在结构渐进优化法方面的发展状况。其次,为了处理实际工程中的动静力联合作用下的动力控制问题,基于模态截断法和一些近似处理,本文导出了一套窄带随机激励下的均方动响应及其灵敏度公式,研究了静载荷和窄带随机载荷作用下结构的动力学拓扑优化准则。并通过对宽带随机载荷激励下结构动响应和灵敏度的推导,初步探索了宽带随机载荷激励下的双方向结构渐进优化(BESO)优化准则及算法。　针对当前三维结构拓扑优化的理论和应用方面的一些困难,本文研究和发展了考虑静力、动力要求的三维结构拓扑优化方法和实现算法。在该方法研究基础上,结合GID 软件,开发了三维结构拓扑优化软件。结合频率灵敏度公式,开展了三维结构的频率拓扑优化设计以及静力与频率联合优化设计的方法研究。　本文对上述方法和程序进行了大量汽车与机械构件的仿真计算。结果表明了本文研究的方法是正确和有效的,可为汽车与机械结构及零部件轻量化设计提供重要的设计方法和手段,具有较好的工程应用价值。