四轮转向作为汽车底盘控制领域的革命性技术,能极大改善汽车的操纵稳定性和机动性。应用四轮转向技术能有效提升消防车辆在狭窄路况下的作业能力。目前针对四轮转向系统结构件的研究十分缺乏。本文运用尺寸优化和拓扑优化等手段,对四轮转向系统的结构件开展研究,主要创新研究成果如下：(1)为保证转向功能的实现,结合四轮转向技术特点和控制策略,提出一体化优化方法。基于转向梯形尺寸优化可以为结构件拓扑优化定义空间,设计了从尺寸优化到拓扑优化的流程。将不同的优化方法紧密结合,保证了结构件优化的高效。(2)提出了后轴转向梯形前置的设计方案,并进行了转向梯形尺寸优化。推导了在前后轮转角比例控制下,理想的后轴内外轮转角差值随车速和转角的变化方程。通过编程计算,得到了理想的后轴转向梯形尺寸,指出后轴转向梯形横拉杆臂要缩短,而楼梯形底角要增大。(3)选取横拉杆臂作为拓扑优化的对象,分析了左、右转极限时横拉杆臂的受力情况。根据尺寸优化定义的拓扑优化空间,以最小加权应变能为优化目标建立了拓扑优化模型。优化结果反应了载荷的传递路线,显示了将连接部空心化的趋势。(4)考虑到主销内倾角的存在,横拉杆臂绕主销轴线的转动会引起横拉杆变形,横拉杆臂锥孔上平面会受到Z轴向的载荷,改进了加载方案。优化结果显示材料分布有所改变,使用CAD软件重建模型,有限元分析结果显示去除了设计上的冗余,整体优化效果满意。针对四轮转向系统的功能实现,通过一体化的优化设计方法,对结构件进行了优化,得到了横拉杆臂的优化方案。为四轮转向系统的结构件的设计提供了指导和优化思路。