自从2010年第一届中国大学生方程式汽车大赛在中国举行以来,越来越多的高校车队参与到了这项比赛之中。为了能在比赛中取得优越的成绩,各个车队纷纷展开了对方程式赛车的研究。车架是方程式赛车的重要组成部分,几乎所有赛车零部件都需要安装在车架上。在比赛中,车架将受到路面的激励、各个总成的重力等各种力的作用,所以车架的性能优劣对比赛的成绩至关重要。如果车架性能不够好,就可能在比赛中发生变形甚至断裂,导致赛车无法继续比赛。同时,车架的抗变形能力会影响赛车的四轮定位参数,如果车架发生严重变形,将导致整车四轮定位参数发生变化,进而影响赛车的操稳性能。而且,车架的质量直接决定赛车的动力性与经济性,一个较轻的车架将会使赛车的动力性与经济性大大提高。但是在追求轻量化的同时,我们也要保证车架的强度刚度满足比赛要求,防止车架在比赛中发生失效,并对车架进行模态分析,防止赛车在比赛过程中发生共振现象。本文利用HyperMesh软件,首先对车架进行拓扑优化设计,实现一个从无到有的过程。根据拓扑优化密度分布图初步设计出方程式赛车的雏形。之后对车架的强度、刚度以及模态进行分析,保证车架在比赛过程中不会发生失效和共振现象。最后对初步设计的车架进行尺寸优化,进一步优化车架性能,并得出车架的最终模型。