随着汽车保有量以及驾驶人员的不断增加,如何使车辆在行驶过程中保证安全稳定已经成为重中之重,同时现有法规对于车辆排放的要求越来越严格,所以提高车辆行驶安全性以及降低车辆排放成为热点问题。在同等条件下,铝合金车轮较于钢材车轮由于质量轻、散热性好被广泛应用于汽车中,通过对车轮的弯曲疲劳分析、径向疲劳分析以及随机振动分析可对车轮结构进行优化,从而提高其安全性。本文以有限元方法为依托,利用Stearns.J对于车轮与轮胎80度接触成果、随机振动理论、滤波白噪声法等对车轮的弯曲应力、径向应力以及随机振动影响进行了分析,并依据分析的结果对车轮进行优化,主要内容为:(1)研究分析国内以及国外如何将实际的弯曲以及径向试验转化为有限元仿真模拟,并对铝合金车轮的使用优势做出分析。(2)以某铝合金车轮为研究对象,构造其三维模型。通过对弯曲疲劳试验装置以及径向疲劳试验装置的分析,获取边界情况,根据厂家提供以及实测数据进行计算获得加载弯矩以及试验中其它所需参数。(3)对车轮的弯曲、径向以及模态进行有限元分析,最终获得应力最大值以及对于在加载过程中可能出现由于应力过大出现危险的点进行分析。在弯曲疲劳分析过程中,发现应力最大值出现在最大额定载荷沿加载轴末端旋转262度时,为117.45MPa,最大应力值节点的分布情况近似于以余弦曲线波动出现,最大应力出现的位置总是在车轮中心位置处;在进行径向疲劳分析过程中,通过分析车轮的等效应力发现最大等效应力112.79MPa小于许用应力,危险点节点位置虽然分散但是均出现在车轮中心位置附近,其趋势为沿车轮进行逆时针移动,最大径向力与危险点出现位置接近正相关;将车轮的自由模态与约束模态进行比较,两者的主振型大致形同,并且最大振动值集中在车轮外侧,但是两种模态主振型大部分的摆动方向发生变化,在不同的约束条件下,车轮的频率以及最大位移是在不断地变化,在进行模态的仿真实验时,需对边界约束条件等进行妥善设置,并在实际工作中避开共振区域,减少共振对于车轮的加速损伤。(4)建立运动学模型并对其求解,并且基于此建立整车模型,同时基于滤波白噪声法构建出二维B级随机路面,依托于MATLAB建立ADAMS CAR可识别的3D等效容积路面,基于三西格玛原理获得出特定频谱下的应力情况,观察B级路面随机振动对于车轮的影响,并得出以下结论:随机振动对车轮的损伤相对于弯曲以及径向对于车轮的损伤是小很多的,其主要的破环范围为车轮中心部位,当其与其它加载力进行耦合时,对车轮的损伤不容忽略。(5)通过弯曲、径向以及随机振动对车轮的影响比较,以最大应力为优化对象,确定优化参数。本文设计两个变量,分别为胎圈座宽度与减重槽端部值,在经济性与安全性的前提下,获得最优优化参数值。重新进行模型搭建,再次对弯曲受力以及径向受力分析,将获得优化后车轮的弯曲应力与优化前比较,整体应力值降低,其中在优化前的T=5.6e-2s时弯曲最大等效应力达到117.45MPa,在优化后为90.544MPa,整体应力降低22.9%;优化前的三个最大径向应力值都产生不同幅度的降低,在优化前均值111.80MPa降低到优化后的87.84MPa。