我国铁路运输发展迅速,铁路运输能力不断提高,对我国经济发展产生了重要影响。在客货共线的条件下,为提高铁路运输能力,提速、重载仍然是铁路货运的主要发展方向。受某铁路公司委托,我们开发了某型轨道平车。轨道平车主要用于铁路工务、电务等部门,在铁路施工及线路维护方面发挥着突出作用。底架是轨道平车的主要受力部件,承受着各类载荷的作用,故需要对底架进行深入研究,确保底架具有良好的性能。本文以该型轨道平车底架为研究对象,在了解国内外平车发展情况以及平车底架研究现状的基础上,首先,对底架各梁的受力特点及结构型式进行了研究,介绍了有限元法理论和相关软件,使用SolidWorks建立了底架三维模型,并导进ANSYS Workbench中建立了底架有限元模型。接着,在对国内外标准进行比较分析后,选择TB/T 1335-1996标准与EN12663标准对底架进行有限元分析。结合标准中规定的计算载荷以及载荷组合方式,确定了底架的刚度工况、静强度工况和疲劳强度工况,分别计算了底架在刚度工况下中梁中央的挠度、静强度工况下的最大等效应力以及疲劳强度工况下的主应力。依据TB/T 1335-1996标准中要求的底架中梁挠跨比,对底架刚度进行了评定;采用第四强度理论,完成了底架静强度的评定;参照ORE B12/RP17报告中的方法,评定了底架的疲劳强度。结果表明,底架具有足够的刚度、强度,满足标准中的要求。然后,对底架进行了模态分析,提取了底架前12阶模态,获得了底架各阶固有频率及振型,研究了底架的动态特性。结果表明,底架满足模态频率要求,同时为底架避免发生共振提供了指导。最后,以板材厚度及型钢尺寸为设计变量,将底架质量最小化作为目标函数,在多个约束条件下,对底架结构进行了优化设计,并参照标准进行了校核,使底架质量减小了6.43%,并且满足刚度、静强度、疲劳强度以及模态频率要求,实现了底架结构的轻量化。