针对重型商用车车架自重大、结构复杂、冗余等特点，以及使用过程中横梁构件的应力集中问题，利用有限元分析方法有限元软件对重型自卸车车架在静态弯曲、弯曲扭转和零起卸三种典型工况下的强度进行了分析。根据分析结果，以变密度法（SIMP）为例，对框架纵梁、加劲梁、横梁、主副车架与浇注横梁的连接进行了拓扑优化和轻量化设计，并通过仿真和道路可靠性试验对优化后的框架进行了验证。结果表明，优化后的车架满足设计强度和可靠性要求，解决了车架的典型故障。同时，车架总成重量减轻10.5%，轻量化效果良好。