应急救援车辆在突发事故担任着抢险与运输的角色,面对救援地区复杂恶劣的环境以及救援的时效性,要求车辆具有良好的机动性与通过能力。可更换三角履带轮的应用有效的解决了这两个相互矛盾的问题。但可更换三角履带轮自身存在着重量偏重以及如何在多种工况下满足结构寿命要求的问题上仍需要进一步探索。本文以可更换三角履带轮的支撑架为研究对象,在多工况的条件下进行尺寸优化,使其在不同工况下的疲劳寿命均衡并达到轻量化为目的展开研究。本文主要完成的工作包括以下四个方面:(1)以多刚体动力学理论为基础,RecurDyn软件为工具,对安装有可更换三角履带轮的车辆进行动力学模型的构建,并对动力学模型正确性进行了验证。通过此动力学模型完成了在四种典型工况下可更换三角履带轮车辆的动力学仿真,并获取了支撑架主要受载部位的载荷谱。(2)以线性累积损伤理论为基础,Ncode软件为工具,对支撑架在四个工况条件下进行了疲劳分析。主要内容有:根据支撑架的结构、工况及工作环境的影响,对其材料Q345的p-S-N曲线进行修正;对支撑架进行四各工况下的疲劳分析得到寿命云图;完成多工况下进行疲劳实验设计的平台。(3)以代理模型原理为基础,Workbench软件为工具,对不同尺寸下的支撑架的质量及四个工况的疲劳寿命进行代理模型的构建。主要内容有:结合实际情况确定了支撑架优化的数学模型;进行实验设计获取设计变量与设计目标的样本点;提出适用于优化的组合代理模型的评价方式,并对其进行了验证分析。(4)以最优化理论为基础,Matlab软件为工具,对支撑架的数学模型进行了尺寸优化。主要内容有:结合支撑架实际的优化目的与罚函数思想,建立了疲劳约束的尺寸优化数学模型;提出适用于启发式算法求解的单目标多约束问题转换为多目标无约束的方法;对优化结果进行验证与分析。