巨型工程轮胎在完成成型工序后,需将胎坯从成型机卸下以进行下一道工序。传统的卸胎方法为起重机单点吊装,人力击打胎坯使之脱离成型机。对于6吨重的胎坯而言,采用传统的卸胎方式耗时耗力,且易产生胎坯变形与人员安全问题。而本研究中自主设计的卸胎坯机实现了自动化平稳卸胎,在夹紧胎坯进行空间运动的同时,保证了胎坯的精度与性能,解决了传统卸胎的效率与安全问题。在卸胎坯机反复带动胎坯实现翻转、竖立等一系列空间动作时,对装备的力学性能与机构设计能力提出很高的要求。因此,本研究对这种卸胎装备进行了力学研究,针对其中旋转连接件的疲劳耐久性、结构设计的问题,重点研究了卸胎坯机中承力较大、较复杂的旋转连接结构的疲劳可靠度与优化设计。本文的主要研究内容如下:首先,根据多体动力学理论,运用数值模拟平台,建立了卸胎坯机的虚拟样机,获得了卸胎坯机关键部位的动载荷谱,并运用实际卸胎坯机运行参数验证了仿真结果的合理性,在获得了关键部位载荷谱的基础上,根据等效应力法,对卸胎坯机上关键部位的轴承与法兰盘进行了疲劳寿命预测。其次,考虑到最下方摇臂处轴承承受较复杂的随机多轴应力,材料会产生附加强化作用,根据临界面多轴疲劳理论,运用数值模拟与理论计算相结合的方法,建立了轴承的临界面多轴疲劳寿命预测模型。再次,根据异量纲干涉疲劳可靠度理论,运用数学统计方法与成组法疲劳试验数据,建立了最下方摇臂处轴承的疲劳可靠度模型。最后,根据多目标优化理论,运用神经网络与遗传算法对法兰连接件进行了尺寸参数优化。研究表明,卸胎坯机最上方导轨轮处轴承承受的冲击载荷最大可达260k N,最下方摇臂处轴承在卸胎翻转时合力达40k N,两处轴承的寿命量级均是10~3h,卸胎坯机在完成10~5次卸胎后,最下方摇臂处轴承疲劳可靠度下降到0.82。定环回转处的连接法兰盘因承受了较大的扭矩,寿命最短,折合时长约171h,经结构优化后的寿命比原有寿命增加71%,质量减轻了0.9%。