SF33900型220t矿用自卸车工作环境复杂以及行驶路况恶劣，由于其体积庞大，且载重量大，自卸车在路面随机激励下产生的随机振动会引起自卸车结构部件的疲劳破坏，特别是主要承载部件车架。在交变载荷作用下，疲劳裂纹有可能在焊接结构的焊缝附近萌生，该矿用自卸车在经过一定运行时间后，有少数矿用自卸车车架焊缝处局部已经出现裂缝。随着计算机辅助工程（CAE）技术的不断发展和完善，其在车辆设计中的应用越来越广泛。为了预测SF33900型矿用自卸车车架以及车架焊缝疲劳寿命，将多体动力学仿真和CAE分析中的有限元分析、疲劳寿命分析以及结构优化设计等技术应用到车架的设计中，形成较为完整的CAE工程应用体系。1．本文首先建立了整车多体动力学模型，根据自卸车行驶的实际路况，采用C级路面谱作为输入，得到满载和空载时的车架动态外载荷的时间历程，提供了疲劳寿命分析时所需要的载荷谱数据；同时还仿真了自卸车过凹坑凸台的扭转极限工况。2．在Hypermesh中以壳单元对车架进行离散建立了有限元模型，其中采用Mass单元对车架上负载质量较大的部件进行模拟，以Spring单元模拟悬架，分析了车架的静态强度特性。同时，由于矿用自卸车使用条件的复杂性以及安全的重要性，对车架进行了水平弯曲，极限扭转和紧急制动三种极限工况的动强度分析，得到了该三种极限工况下的应力和位移云图分布。通过对车架的仿真计算值与实验应力峰值的对比，其应力大小比较吻合，验证了仿真模型的正确性。3．在车架动力学分析与静力学分析的基础上，根据车架材料的S-N曲线，利用Msc.Fatigue软件分别得到了车架在满载和空载时的疲劳寿命，然后进一步利用SEAM_weld方法得到更为可靠的焊缝疲劳寿命。从疲劳寿命分析结果可以看出，得到了现有车架基本可以满足使用要求的结论。4．最后，以柔度为目标对车架进行了拓扑优化分析。根据拓扑优化的结果，提出新的车架模型设计方案，然后对新的车架模型进行静强度分析、极限扭转工况分析和疲劳寿命分析，与原始车架进行对比，优化后的车架强度和疲劳寿命均有所提高。本文所积累的一些分析数据，为以后相应的工程分析规范和企业对车架结构的改进提供一些参考与指导。