轮胎是汽车行驶系统中重要的安全部件,其结构性能对整车的安全性有着重要影响。本文主要研究了一种新型机械弹性安全车轮的结构强度和疲劳寿命,以及结构和尺寸因素对其疲劳寿命的影响等问题,为机械弹性车轮的设计优化和应用推广提供了重要参考。(1)介绍机械弹性车轮的结构及承载方式,对其进行合理的简化,在三维建模软件PROE中建立其几何模型,利用ANSYS软件进行有限元网格划分、材料属性设置等前处理工作。进行机械弹性车轮骨架径向加载有限元仿真计算,通过仿真结果与试验结果的对比,验证所建立模型的正确性。(2)基于车轮动态弯曲疲劳试验,建立疲劳试验的有限元模型。采用幅值和频率相同的正弦载荷和余弦载荷模拟车轮骨架载荷循环过程;基于Miner线性疲劳累积损伤理论进行疲劳寿命预测。分析表明,车轮骨架的疲劳破坏主要集中在弹性环组合卡与铰链组的连接部位,对于12组铰链结构的车轮,最小疲劳寿命为40.3万次。(3)研究机械弹性车轮疲劳寿命的影响因素。结果表明,随着铰链组个数、铰链组横截面积的增加,疲劳寿命呈非线性增加;随着实际负荷的增加,疲劳寿命呈下降趋势。选取12组铰链结构的车轮,以轮毂厚度和铰链组厚度为设计变量,以机械弹性车轮的重量最小和疲劳寿命最高为设计目标,分别采用样本筛选法和多目标遗传算法进行了优化设计,优化后机械弹性车轮疲劳寿命值提高了48.5%,重量增加了4.1%。