随着人们对车辆乘坐舒适性和货物运输完好性要求的提高,空气悬架得到越来越广泛的应用。本论文主要针对重型牵引车空气悬架系统的关键部件：空气弹簧、支撑梁以及钢板弹簧支架,利用有限元分析软件ABAQUS和OptiStruct进行了分析研究。首先论述了基于ABAQUS的空气弹簧垂向特性分析的理论与方法。建立空气弹簧垂向特性有限元分析模型并进行了仿真,得到了空气弹簧在0.3MPa、0.5MPa和0.7MPa初始内压下的垂向特性即位移—载荷曲线。通过试验测得了空气弹簧的垂向特性曲线并与有限元分析曲线进行了对比,结果表明两者有比较好的一致性,验证了本文所建立的空气弹簧有限元分析模型的正确性和分析方法的可行性。其次选取了空气悬架导向传力机构的支撑梁静力分析的四种典型工况：冲击载荷工况、最大牵引力工况、紧急制动工况和侧向载荷工况,研究了这四种工况下载荷和约束的处理方法,建立了支撑梁的有限元分析模型并提交ABAQUS进行分析,得出了四种工况下支撑梁的应力分布与变形结果。结果表明,支撑梁在四种工况下应力均未超过材料的屈服极限,变形也符合实际情况。最后阐述了结构优化的相关理论和分析流程；建立钢板弹簧支架拓扑优化有限元模型,利用有限元结构优化软件OptiStruct进行优化,得到了钢板弹簧支架的优化模型。在相同工况下对优化前后的钢板弹簧支架进行静力分析,结果表明优化后的钢板弹簧支架满足强度、刚度要求,质量减轻了4.9kg,达到了轻量化的目的。