起落架是飞机的主要承力部件，用于承受飞机在起飞降落与在地面停放时的相应载荷。随着大型飞机的发展，对起落架系统提出了更高的要求，不仅要有足够的强度和刚度，还要尽量做到质量最轻。因此研究起落架系统的强度并为之进行优化设计，能够有效的指导新产品的设计开发，是起落架设计工作中不可或缺的步骤。本文从介绍有限元及优化设计的基本思想着手，着重讨论了应用ANSYS对某型飞机主起落架轮毂进行刚度强度分析、刹车热应力分析和结构优化设计的具体过程。本文首先利用ANSYS软件提供的APDL参数化设计语言，根据设计图纸，对起落架轮毂结构进行了参数化的有限元建模。通过在轴承与轮毂之间的装配部位设置接触对模拟两者的相互作用，并对接触分析的选项设置及重要性进行了深入探讨；研究了将轮毂所受地面载荷等效施加于模型之上的具体方法；通过计算得到了轮毂结构在4种工况下的应力分布规律，对其进行了强度校核，并对需要严格控制变形的轮毂口处做了结构变形分析，校核了其刚度；通过计算刹车工况下的温度场，并用之与刹车的结构应力相耦合，得到了刹车工况下的热应力，分析了刹车高温对轮毂结构应力场的影响；在结构优化设计中，选择了轮毂旋转面的内侧轮廓为修型区域，选择第四强度理论的等效应力和结构的最大位移值作为设计变量，以轮毂的体积为目标函数进行优化，优化结果表明：轮毂体积减小了14%，强度和刚度仍然能满足要求，基本达到了减轻重量、降低成本的目的。