为实现大功率拖拉机变速箱箱体在强度、刚度要求下的轻量化，提出一种基于改进非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）的大功率拖拉机变速箱箱体多目标优化方法。首先，分析大功率拖拉机变速箱箱体的受力情况，提出承载式变速箱箱体的静力学仿真分析方法，利用ANSYS分析箱体的强度、刚度；然后，引入K-均值聚类算法、正态分布交叉算子（Normal distribution crossover, NDX）和差分变异搜索策略改进NSGA-Ⅱ算法，并开展算例测试，结果表明，改进NSGA-Ⅱ的解集分布均匀性和算法稳定性均优于NSGA-Ⅱ,寻优效果更好，验证了所提算法的有效性与优越性；最后，基于改进NSGA-Ⅱ算法开展变速箱箱体多目标优化，对优化后的箱体进行仿真分析验证。结果表明，优化后的箱体质量、最大变形量、最大应力分别为168.16 kg、0.449 mm、215 MPa,优于NSGA-Ⅱ的168.16 kg、0.454 mm、216.12 MPa,在满足强度、刚度要求的前提下达到了轻量化的目的，同时进一步验证了本文算法在解决大功率拖拉机变速箱箱体多目标优化问题中的有效性和优越性。研究可为大功率拖拉机变速箱箱体的仿真、优化过程提供方法参考。