针对某机械设备的悬臂梁结构的优化设计问题,建立了以质量最小为最优目标的非线性多约束数学模型。利用遗传算法结合MATLAB软件求解得到了取得最优解时各尺寸参数的最优解。另外,利用Ansys进行了有限元分析,验证了理论计算值的正确性,同时对组合悬臂梁进行了拓扑优化。经过优化,该悬臂梁结构质量比原来减轻了43%,优化效果良好,为类似结构的轻量化设计提供了思路。