拖拉机和农林机械车轮（农机车轮）的自身特点决定了其结构设计的特殊性。本文以农机车轮为研究对象，分析了车轮的失效形式和原因，确定了车轮失效的主要判定指标是疲劳强度与刚度，提出了衡量车轮整体刚度的刚度参数Rd与计算公式。基于弹塑性有限元法建立车轮疲劳试验模型，利用局部应力应变法进行疲劳寿命预测，总结出农机车轮有限元分析与疲劳寿命预测的一般方法，并给出了基于数模坐标的应变范围与平均应力的计算公式。最后，完成了5.00Fx16车轮的轮辐优化设计，车轮重量减轻19.5％，轮辐疲劳寿命有较大提高。　　主要研究内容如下:　　1、通过车轮失效形式分析，确定了车轮失效的主要原因是疲劳强度与刚度，并提出了衡量车轮整体刚度的刚度参数Rd。借助于车轮疲劳试验模型，利用车轮加载后法兰端面的最大位移量，计算出车轮轮辋基点的最大径向位移就是刚度参数Rd，其安全许用值取决于车轮名义直径与结构形式。　　2、建立了农机车轮有限元分析模型。通过对车轮模型的合理假设与简化，明确了车轮加载步骤与危险点的选取原则，采用弹塑性有限元法进行分析，利用双线性随动硬化(BKIN)模型计算车轮专用钢330CL、380CL的弹塑性参数。　　3、分析了农机车轮有限元分析与疲劳寿命的预测方法，提出基于数模坐标的应变范围与平均应力的计算公式，并使用模型坐标的x、y、z三正交方向正、剪应变量来计算等效应变。　　4、从车轮偏距、轮辋轮辐材料性能和厚度、安装方向、焊缝形式、法兰螺栓预紧力大小等方面，分析了两种车轮模型疲劳寿命的主要影响因素，为车轮优化设计提供了分析基础。　　5、采用ANSYS Workbench软件，以轮辐重量为目标函数，以轮辐材料厚度、豁口长度、凸台深度和安装平面直径等作为设计变量，完成了5.00Fx16车轮的轮辐优化设计，重量减轻19.5％。另外，对W15Lx34车轮轮辐进行结构改进，采用加强盘的结构形式，将安全系数由1.20提高到2.13，提高了疲劳寿命。　　论文研究为农机车轮研发提供了一套有效的设计方法。