轮胎动平衡测试系统是检测轮胎不平衡质量的关键设备。轮胎是汽车不可替代的与地接触的部件，轮胎如果有不平衡质量的存在，将会影响汽车的安全性、稳定性和舒适性等行驶性能。为了保证轮胎质量，在出厂前必须对其进行多项严格的检测，轮胎不平衡质量就是衡量轮胎平衡性能的重要指标，是轮胎在线检测的主要参数。由于国外在动平衡技术上对我国进行封锁，只卖设备，不转让技术，我国检测轮胎不平衡质量的设备一直处于高价格和不适应国情的被动状态。国内公司通过几年的自主研发，已开发出了轮胎动平衡检测系列产品，但设备还存在稳定性差、精度低和理论基础不够完善等问题。本文为解决系统稳定性和精度等问题，开展了以下研究工作：（1）探讨了影响轮胎动平衡测试系统精度和稳定性的因素；（2）通过建立主轴组件的模型，进行理论分析，对现有主轴的气路结构做了改进，去掉了原有的分气管等结构，改为在主轴内部开孔，使主轴结构更加稳定，提高了轮胎不平衡质量的检测精度；（3）对主轴支架进行了力学特性与模态分析，为优化主轴结构及机架设计提供了理论依据；（4）优化了主轴支承装置，改进了吊杆和吊杆支座的结构，并对其进行了有限元分析。结果表明优化后的吊杆结构在满足强度和刚度要求的前提下，共振频率与主轴的工作频率更接近，振动变为沿传感器方向为主，更符合设计需要；优化后的吊杆支座，相比原结构在相同载荷下最大应力降低了25%，最大变形降低了74%，结构更加稳定，承载能力更强，不容易发生变形，装配过程更加安全；（5）根据轮胎动平衡试验机轮辋的现状，对多种材料的轮辋进行了受力分析、工艺分析和仿真模拟，确定了使用ZL107型铝合金代替现有轮辋材料7A04及40Cr，将制造工艺改为铸造，将材料利用率由30%提高到了80%，相对于7A04成本降低了83%；并对轮辋的参数进行了优化，降低了轮辋质量。本文从生产实际和测量过程出发，结合轮胎动平衡基础理论及有限元分析思想，对现有设备进行了优化和改进，为进一步改善轮胎动平衡测试系统提供了理论依据。