随着车速的不断提高,原有的轮胎试验台已经不能满足试验的需要,人们又设计出了高速轮胎试验台。高速轮胎试验台主要用于测试和识别高速情况下,车辆轮胎及悬挂系统等的动态特性,为进行整车及车辆各组件的动态性能研究提供依据。本论文研究的对象是高速轮胎试验台中的一个重要组件——转鼓。在车辆的高速性能试验中,由于转鼓本身的动态性能将对试验结果的好坏产生直接的影响,所以,转鼓自身的动态性能设计将是整个高速轮胎试验台设计中的一个关键环节。为了在工作时避免共振的发生,就必须在转鼓设计时就大幅度提高转鼓的第一阶固有频率,这是整个转鼓以至整个试验台设计中至关重要的一环。该转鼓的设计还有另外两个特点:①转鼓外环的内、外表面均可作为被测轮胎的接触面,使得该试验台可以同时进行两种(部)车辆高速性能试验的要求;②转鼓直径达到4m,使得与被测轮胎接触的转鼓外环的内、外表面均能够比较真实的模拟车辆的实际行走情况。本论文应用拓扑优化方法及模态理论,运用有限元软件为转鼓设计出了三种不同的模型,为了使铸造工艺尽可能的简单及总质量尽可能的小,最终提出了最优模型,使得转鼓的第一阶固有频率得到了大幅度提高,从而避免了在工作时共振的发生。在模型确定之后,又利用有限元方法,对最优模型进行了尺寸优化、模态灵敏度分析及最优化设计,最终为最优模型各部件定下了较为合理的尺寸组合。该尺寸组合不仅使转鼓的总质量减轻了22%以上,而且也使转鼓的第一阶固有频率提高到了90Hz以上,优于国外同类试验台转鼓,从而满足了各方面的设计要求。