以往起重機安全系數高，但是設計笨重，導致材料浪費，像通常的大型單梁起重機、電動葫蘆起重機、懸掛式起重機等。輕量化技術是指采用優化結構、優選材料、優選加工方法等方式，減輕機械零部件或整機的質量，從而達到提高產品性能、降低成本、節能減排等綜合效益的一項技術。我國生產的橋式起重機大都具有太大的安全系數，這樣導致材料浪費，產品結構笨重。 本文以32/160t橋式起重機小車架為研究對象，結合輕量化設計的基礎理論，得出小車架的輕量化設計方案；然后建立了小車架參數化結構模型，通過對模型有限元分析表明小車架輕量化的可行性和必要性；最后對小車架進行結構拓撲優化，并在優化結果基礎上進行了尺寸與形狀優化設計，得到小車架輕量化的最終模型。 介紹了小車架參數化設計系統，細致的描述了系統所生成的參數化模型各部件的主要尺寸，并在此基礎上對模型進行簡化處理，然后從單元類型、材料屬性到網格劃分介紹了小車架有限元模型的建立，最后充分利用Ansys有限元分析軟件對小車架進行了模態分析和靜力學分析。模態分析和靜力學分析從整體到局部，對小車架的結果進行分析比較，為后續優化設計奠定基礎。 采用均勻化方法，以卷筒梁和組合梁為分析對象，將其柔度作為優化目標，體積為約束條件進行拓撲優化。探討拓撲優化設計過程中，從基本模型建立、優化區域選擇、優化過程控制及優化結果分析與應用等問題。然后在得出的拓撲結構的基礎上，綜合考慮工藝、裝配關系等設計要求，對小車架進行了尺寸及形狀優化設計，并對每次優化結果進行校核，最后得到了小車架輕量化模型，并對最終模型作了強度、剛度即穩定性校核，實現減重4.1t，減輕的重量占原車架模型重量的20.6%。 結果證明減重后的小車架不僅強度和剛度性能滿足材料要求，而且安全性能更適應工作環境。實現了拓撲優化在橋式起重機小車架結構設計過程中的應用。有限元計算結果存在誤差，但對結構設計方案階段有很好的指導意義。