随着高速公路的发展与汽车速度的提升，轮胎爆胎引发的交通事故日趋严重。安全轮胎能够在爆胎后使车辆安全行驶一段较长距离，一方面避免了人员伤亡，另一方面取消了备胎，减少了车载重量，已经被一些新型轿车所配备。本课题的目标是研究一种能够与普通标准轮辋相配备的安全轮胎系统，该安全轮胎系统在爆胎后能够支撑车体重量，不发生脱胎、碾胎等高危现象，使用户在轮胎失压后能够安全运行到维修点更换轮胎。本文介绍了世界上安全轮胎系统的发展历史和现状。根据世界安全轮胎设计规范，以标准轮辋为安装载体，考虑安装空间限制以及轮胎变形等因素，设计出安全轮胎内支撑装置。在此基础上，分析了在平稳运转过程以及爆胎瞬间轮胎跌落两种状态下安全轮胎系统的受力情况。首先根据国标中对轮胎和轮辋的设计要求，选定轮辋及外胎规格，并依据轮胎自然平衡轮廓理论，设计安全轮胎系统所配备的外胎轮廓。基于标准轮辋安装的安全轮胎内支撑装置要考虑到各个因素对其外部轮廓尺寸的限制。安装空间以及轮胎变形制约着内支撑的最大外部轮廓尺寸，而安全轮胎在失压后的续跑能力又制约着内支撑的最小轮廓尺寸。本文在综合考虑了各个因素对内支撑外部轮廓尺寸限制的基础上，确定内支撑外部轮廓尺寸与分块数量，设计内支撑分体之间的连接锁紧方法。然后利用ANSYS有限元分析软件辅助内支撑设计，选择合适的内支撑材料，优化受力较小部位的结构，寻求最佳的锁紧位置。最终确定内支撑具体结构及尺寸。为了解安全轮胎系统在转动过程中的受力情况，利用动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对平稳运转状态下的安全轮胎系统进行了模拟，检验内支撑能够可靠锁紧于轮辋槽内并在爆胎后担当起承载的任务。最后，对安全轮胎系统跌落接地瞬间这一高危状况进行了动力学模拟，观察其在爆胎瞬间冲击载荷的作用下，是否会发生破坏。