在进行汽车轻量化设计时，需要兼顾汽车的安全性能。本文以某项目中设计的轿车车架为研究对象，通过正面碰撞仿真分析，发现其在设计中的不足，并利用响应面近似建模和遗传算法对汽车车架进行优化设计，在保证安全性的前提下实现车架轻量化。首先，建立某型轿车的整车有限元模型，对其进行正面碰撞仿真分析，并对仿真结果进行评价，发现前纵梁的吸能效果较差，从而导致B柱加速度峰值过高，并通过前纵梁的碰撞实验使其得到了验证；与此同时，前围板承载能力亦有不足，在正面碰撞过程中其变形量过大，可能会对前排乘员造成伤害。其次，针对该车在正面碰撞中的不足，对其主要承载部件进行优化设计，选取保险杠、前纵梁、前围板、侧围的材料厚度作为设计变量，选取上述4个部件的总质量作为优化目标，并以B柱加速度峰值和前围板侵入量峰值作为约束条件，构建出车架轻量化的数学表达式。最后，采用中心组合试验设计方法对设计变量进行采样，并将样本数据代入有限元模型进行仿真计算，得到相应的B柱加速度峰值和前围板侵入量峰值，在此基础上，利用响应面近似建模方法分别对设计变量与B柱加速度峰值和前围板侵入量峰值的函数关系进行拟合，构建其近似模型。利用遗传算法对车架轻量化的近似模型进行优化。优化结果表明4个部件的总质量减轻了28%，轻量化效果明显，同时B柱加速度峰值和前围板侵入量峰值均有所下降，优化后的结构既能满足正面碰撞安全性的要求，又达到了轻量化的目的。本文在汽车碰撞有限元仿真分析方法的基础上，通过将试验设计、响应面近似模型建模方法和遗传算法相结合，有效地解决了汽车轻量化和安全性相矛盾的问题，并能在一定程度上缩短设计时间，减少设计成本，具有很好的工程意义。