干混砂浆运输车为新出现的一种罐式物料运输车,作为一种新出现的工程车辆,其实际工况下整个传动系统的内部载荷难以通过软件进行准确模拟,并且空压机自身的负载特性没有明确的参数可供参考,也没具体的研究方法可以指导。一旦该传动系统出现故障,要进行故障诊断以及后续的结构升级十分的困难。为诊断某款干混砂浆运输车整个传动系统所存在的十字轴与传动轴叉耳断裂,空压机壳体开裂,以及法兰连接螺栓松动问题,本文设计并搭建了一套实测传动轴转速、跳动量,扭矩,空压机振动加速度,罐体压力的测试系统。并对整车进行了多次实车试验。总结了一套故障诊断的分析方法。通过对测试的数据分析,诊断出了该套传动系统存在传动轴安装布置角度过大,满载罐体带压启动时传动轴扭矩过大,并且发现了传动轴动态扭矩与空压机转速之间的关系(空压机负载特性)。同时提出了传动系统的初步改进方案。基于双向流固耦合仿真技术,深入探讨了空压机外负载特性的形成原因,发现了空压机阀片开口与空压机内部扭矩的关系。提出针对空压机的负载特性合理匹配空压机的转速,以此提高整个传动系统的疲劳寿命的优化方案。将实测扭矩载荷谱,以及合理匹配空压机工作转速后重新编制出的扭矩载荷谱作为边界条件,对传动轴叉耳与十字轴进行疲劳寿命计算,解释了传动轴总成频繁断裂的原因,同时验证了空压机负载特性对传动轴总成疲劳寿命的影响。将传动轴的疲劳寿命作为约束条件,采用拓扑优化技术确定了传动轴叉耳断裂部位材料的合理分布。通过选定合适的空压机工作转速,并基于拓扑优化结果重新设计传动轴总成的结构尺寸,同时联合之前进行故障诊断后所提出的传动系统的改进方案,彻底解决了传动系统的故障问题,为该款新车型加压传动系统的故障诊断与优化升级提供了一套完整的分析方法。