转向机构作为矿用自卸车的重要组成部分，用来改变或恢复其行驶方向。在转向过程中，如果转向轮转角之间的关系不合理，就会导致轮胎磨损异常，转向困难，甚至发生侧滑的危险。同时转向机构所受到的载荷情况复杂多变，包括负载、各零件间的约束及路面传递的冲击等，这些都对转向机构的静强度、疲劳强度、可靠性等性能提出了严格的要求。本文综合使用运动学和动力学、有限元以及结构优化的方法，对220t电动轮矿用自卸车转向梯形机构进行优化设计和仿真研究。首先，分析矿用车转向的运动规律，分别建立平面转向梯形机构和空间转向梯形机构的数学模型，以阿克曼公式为理论依据，运用ADAMS对转向梯形机构进行运动学和动力学仿真，分析内外转角之间的关系。其次，设计合理的优化目标的函数，利用MATLAB对原转向梯形机构进行优化，并结合ADAMS对转向梯形机构进行动力学分析。根据优化后的结果，在CATIA里建立转向梯形三维模型。接着，对转向横拉杆进行强度分析，观察转向横拉杆的应力分布及变形情况，并分析了材料选型问题。分别使用仿真计算和理论计算的方法对其进行稳定性分析，进行对比验证结果的可靠性。为了分析转向横拉杆的振动特性，还进行模态分析，从而避免与矿用车其他部件发生共振现象。然后，根据拓扑优化的基本理论，建立转向节臂拓扑优化的数学模型，对其进行拓扑优化，以达到轻量化的要求。并对优化前后转向节臂的结构强度、刚度特性进行对比，验证拓扑优化的有效性，也对材料选型进行了研究。最后，分别利用名义应力法和局部应力应变法对转向节臂和转向横拉杆进行疲劳寿命的估算，研究它们的疲劳寿命。并运用Fesafe疲劳分析软件，应用Miner线性累积损伤准则对转向节臂和转向横拉杆进行疲劳仿真。通过上述3种计算结果的对比，验证仿真结果的可靠性。