中国汽车工业近年来发展迅速，已然成为全球第一大新车市场，但自主品牌所占份额一直很低。因此提升自主品牌的技术实力和品牌形象、建设自主汽车研发平台是我国汽车产业再次腾飞的关键。本课题来源于课题组和一汽汽研合作承担的吉林省科技发展重大项目“轿车底盘零部件综合性能匹配和轻量化设计研究”，对某国产A级轿车后扭转梁悬架进行轻量化设计的同时，并探索汽车底盘关键零部件的性能分析和开发工作。文中首先在Hypermesh中建立扭转梁总成有限元模型，在Adams中根据所研究轿车数据进一步建立考虑扭转梁弹性的整车刚弹耦合多体动力学模型，模型中包括扭转梁悬架柔性体子系统及整车中其他刚性子系统。通过扭转梁总成模态试验验证有限元模型的正确性；根据国标要求，通过整车稳态回转试验及行驶平顺性试验数据验证虚拟样机模型的正确性。其次，根据整车刚弹耦合虚拟样机模型，提取四种典型工况下扭转梁总成与车身、螺旋弹簧、减振器及车轮中心连接处的载荷。分析扭转梁结构强度、刚度、模态及K&C特性。最后，对悬架扭转梁悬架轻量化优化设计。运用Optistruct对扭转梁总成进行拓扑优化分析，获得扭转梁结构合理的材料分布状况，参考拓扑优化结果，并结合实际生产情况重构扭转梁总成结构，接着导入Mesh Works中对扭转梁全参数化建模，利用Isight软件建立扭转梁多目标优化设计模型，用径向基神经网络方法建立其优化近似模型，用Multi-island GA遗传优化算法进行了扭转梁的轻量化多目标优化计算，确定了扭转梁的轻量化设计方案，选择扭转梁质量及扭转刚度最小为目标函数，结构强度、刚度、模态为约束条件。将优化后的扭转梁与原扭转梁性能对比，在获得18.8%减重效果的同时结构性能也满足要求。因此通过本文的研究，获得了一种扭转梁结构轻量化优化设计方法。