随着全球汽车保有量的与日俱增，环境污染和世界能源短缺问题日益严峻，轻型节能环保型车辆成为当今汽车工业研究开发的重点。汽车车架做为汽车重要的结构部件，具有较大的质量并承受着来自道路和装载的各种复杂载荷作用，其结构性能影响着整车的正常行驶。因此，在保证足够的强度和刚度的前提下对车架进行轻量化设计具有重要的理论意义和实用价值。在车架轻量化的途径中，技术和资金严重制约着新材料和新制造工艺的应用，对结构进行改进设计成为轻量化的重要技术方法。在对结构进行设计分析时，有限元法分析计算能够很好的模拟车架的实际受力情况，基本上解决了复杂结构部件分析计算上的困难，从根本上改变了传统的经验设计方法。本文在对国内外车架轻量化研究现状分析总结的基础上，通过对汽车轻量化设计方法的研究，总结了一般车架结构轻量化设计的技术途径，并选取某型号的卡车车架作为工程实例进行分析验证。在应用UG软件按照卡车车架的实际结构建立的三维实体模型的基础上，使用hypermesh平台经过几何清理、网格划分、连接方式和边界条件的模拟建立了卡车车架的有限元分析模型。通过对车架有限元模型加载载荷和设定约束，应用有限元原理和OptiStruct平台进行强度和刚度分析，得出车架的应力集中区域和位移变形最大位置，并对车架结构进行强度和刚度评价，结果表明车架的刚强度满足使用要求并有较大的轻量化潜力。根据结构优化技术理论，通过定义优化变量、约束函数和目标函数，建立了车架轻量化设计的数学模型，基于OptiStruct平台进行尺寸优化设计和形状优化设计，结果表明优化后的车架质量比原来减少了20.11%，达到了轻量化的目的，证明了一般车架结构轻量化的技术途径是可行的。