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悬架性能是汽车操作稳定性和行驶平顺性的重要影响因素，弹性元件是汽车悬架的主要零件。本文以某汽车前悬架的弹性元件扭杆弹簧作为研究对象，选择汽车行驶过程中的4种典型工况进行研究并计算轮胎接地点载荷；运用ADAMS/Car仿真获得各工况下扭杆弹簧上的扭矩值；运用HyperMesh软件对扭杆弹簧进行静力分析和模态分析，获得扭杆弹簧的应力分布及变形情况；采用Matlab优化工具箱对扭杆弹簧几何尺寸进行了优化。具体研究内容和结论如下：（1）选择汽车行驶过程中4种对汽车冲击较大的典型工况进行研究，建立了前轮接地点力与轴距、质心高度等结构参数的关系方程，得出4种工况下轮胎接地点载荷值，为仿真分析提供参数条件。（2）在ADAMS/Car软件中建立某汽车前悬架模型，将接地点载荷作为已知参数加载仿真，获得各工况前悬架下控制臂球铰点的载荷，计算得到扭杆弹簧扭矩，为有限元分析提供了边界条件。（3）运用Pro/E软件建立扭杆弹簧三维实体模型；在HyperMesh软件中对扭杆弹簧进行静力分析。结果表明随着扭杆弹簧加载扭矩的增大，产生的最大应力和应变也随之增大。由静力分析结果可知，可以对扭杆弹簧尺寸参数进行优化。（4）在HyperMesh软件中对扭杆弹簧进行前10阶自由模态分析，结果表明在汽车行驶过程中不会受到路面坑洼不平、车轮不平衡等因素引起的共振，在优化设计中，可以忽略汽车固有频率的影响。（5）以扭杆弹簧变形能为目标函数，建立扭杆弹簧优化数学模型，使用Matlab优化工具箱进行优化求解，以扭杆弹簧直径和有效长度为优化目标时，得出扭杆弹簧直径为29mm，长度为1200mm。其最大变形能比原设计增加10.8%；扭杆弹簧采用环形截面时，以扭杆弹簧内径和外径为优化目标，得到扭杆弹簧内径为8mm，外径为29mm，扭杆弹簧的变形能比优化前提高6.8%。优化后的扭杆弹簧既满足使用要求，又满足轻量化设计要求，提高了乘坐舒适性。本论文将传统力学计算、机械系统仿真技术、有限元分析法相结合对扭杆弹簧进行结构设计与分析，提升了扭杆弹簧的综合性能，保障了车辆的行驶平顺性。本文的研究对汽车扭转弹簧的设计具有重要的现实意义。