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根据世界铁路的发展经验,重载化和高速化已经成为铁路运输的发展方向。由于中国铁路运输业重载化的发展,通过踏面制动生成的热能将增加,致使踏面制动车轮的温度升高,对铁道车辆车轮的设计要求更加严格,因此车轮结构强度、疲劳寿命和运行安全的研究更显重要。车轮结构、形状和尺寸多种多样,车轮设计应用参数化CAD系统可缩短产品开发的周期。本文基于Pro/E平台,采用Pro/TOOLKIT应用程序同步模式,以C++语言编译程序,建立利用设计参数对模型控制的车轮参数化系统。通过Pro/TOOLKIT的面向对象程序设计方法和动态链接库技术,利用C++编译器和连接器编写在Pro/E环境中运行的执行程序,实现与Pro/E风格一致UI对话框的设计,建立了车轮参数化系统,其可实现踏面和辐板模块两者任意组合,完成车轮直径、宽度与车轮辐板尺寸的参数化设计。本文以2万t(1+1)编组为例,机车采用动力制动,列车利用空气制动系统循环制动进行调速,将车辆运行速度控制在40km／h至80km／h之间,计算车轮在大秦线K275-K325之间的温度场边界条件,分析5种不同辐板形式车轮的温度场及其不同辐板结构对车轮温度的影响。将其作为车轮热应力分析的载荷边界条件,采用间接耦合法,将温度场加载于车轮,模拟整个循环制动过程热应力场。根据EN 13979-1标准,确定重载货车车轮的机械载荷工况,评定5种不同辐板结构车轮在机械载荷下和机械载荷与最高热载荷联合下的静强度和疲劳强度,对比分析不同辐板结构形式车轮应力分布和疲劳强度性能,确定车轮抗疲劳性能最好的辐板形式。基于车轮辐板材料S-N曲线,采用名义应力法和Miner线性疲劳累积损伤法则分析5种不同辐板结构车轮在机械载荷和机械载荷与热载荷联合作用下疲劳损伤,预测5种辐板结构车轮关键部位的损伤量和热载荷对各个关键部位的影响。综合对比不同疲劳强度分析方法和不同辐板结构车轮的计算结果指出,两种疲劳强度分析方法的计算结果基本相同,5种结构形式车轮辐板的轮毂内侧和外侧圆弧过渡区域是其疲劳强度相对薄弱的区域,且S形辐板车轮的抗疲劳性能最优。