连续体结构拓扑优化理论研究和应用是当前的一个研究热点，特别是在汽车结构优化设计领域而言，有着巨大的潜在经济效益。本文以连续体结构拓扑优化理论为研究对象，分别以连续体结构拓扑优化数学模型的建立、结构拓扑优化中的边界磨平现象产生的原因、拓扑优化结果中灰度单元的抑制、工程约束下的拓扑优化技术研究、量子行为粒子群算法在连续体结构拓扑优化中的实现以及结构参数化拓扑优化方法为主要理论研究内容，并将结构拓扑优化方法引入到汽车副车架结构设计中，以实现结构优化和轻量化的目的。该论文的主要研究内容如下：1、系统研究了连续体结构拓扑优化理论，阐述了柔度最小化拓扑优化数学模型的建立和基于优化准则法下的求解过程的推导。针对目前经典拓扑优化中存在的边界磨平现象提出了一种改进的敏度修正方法，此外，还分别研究了beta函数和新型的密度刚度插值方法下抑制灰度单元的效果。2、对于常规的拓扑优化方法下存在的拓扑优化结果复杂性问题，首次提出了具有工程约束技术的连续体结构拓扑优化方法，该方法主要思想是在半径过滤法的基础上根据不同的设计需求和应用背景，采用合适的映射函数对单元灵敏度进行重新映射，使得拓扑优化结果具有明显的可设计性和加工性的特征，是一种启发式的方法。同时，在多工况连续体结构拓扑优化中采用工程约束技术可以克服不同工况组合下的结果不一致性缺陷，以及在一定程度上改善了动态拓扑优化结果中边界模糊和目标函数振荡问题。3、针对量子行为粒子群算法具有全局搜索的特点，首次将该算法引入到连续体结构拓扑优化中，给出了基于量子行为粒子群算法下的连续体结构拓扑优化流程，通过经典数值算例验证了该方法的有效性。4、为最大发挥结构拓扑优化技术在结构优化中的作用，基于量子行为粒子群算法和优化准则法提出了一种结构参数化的拓扑优化方法，通过质量约束下的拓扑优化算例分析后发现，该方法相对于传统的结构拓扑优化方法而言有助于进一步提高结构刚度，且适用性强。最后，在上述拓扑优化理论系统研究的基础上，将拓扑优化技术应用到汽车底盘结构中的前副车架及后副车架结构设计中，系统而深入地研究了拓扑优化技术的工程应用问题，实践证明该技术可以大幅提高了结构性能，节省开发周期并能最大程度降低设计风险，并实现了结构轻量化。