齿轮传动装置是轨道列车动力传动的关键设备,同时也是动车组传动系统中的重要环节,对可靠性要求高,设计制造的难度大,与行车安全有着直接关系。本文以某厂研制的某型动车组齿轮传动装置为研究对象,主要研究了该型传动装置的三大重要部件:齿轮箱悬挂装置—C型支架、齿轮系统和齿轮箱箱体。采用有限元方法及拓扑优化的方法对传动装置进行强度分析、动态特性分析及优化设计。论文具体内容如下:首先,根据目前国内外的有关齿轮传动装置的研究成果,确定了自己的研究方法及内容;然后对传动装置各重要部件进行了几何建模及简化处理。其次,先选取了C型支架作为研究对象,采用ANSYS Workbench软件对C型支架进行有限元静力学分析,得到了其各工况下的应力分布情况,强度评价结果表明C型支架满足静强度要求。紧接着根据修正的Goodman-Smith疲劳极限图对C型支架进行了疲劳强度评估,结果表明选取的疲劳校核点均在Goodman疲劳极限图包络线内,C型支架满足疲劳强度的要求。最后研究了C型支架的轻量化设计,以体积比最小为目标函数,在强度和刚度约束均满足材料性能的条件下对C型支架进行了拓扑优化设计,并对优化后的C型支架进行了静强度验证,优化后的C型支架不但刚度有了大幅提升,而且质量比原结构减轻了8.6%。随后,研究了齿轮系统的静态及动态特性,主要包括齿轮齿根弯曲强度分析,齿面接触强度分析及齿轮瞬态动力学分析。对于齿根弯曲强度分析,本文取了小齿轮单齿模型进行有限元分析,根据相关文献找出齿面最恶加载线的位置,然后进行分析。在做齿面接触强度分析时,采用启动工况下的力矩对大小齿轮啮合模型进行有限元分析。为了更好的了解齿轮系统在啮合过程中的动态特性,将大小齿轮各取了四个齿进行了瞬态动力学分析,从而得出了齿轮啮合过程中的应力变化曲线图。最后,对齿轮箱箱体进行了研究,先对其进行了有限元静力学分析,结果表明箱体的强度满足TB/T 3134-2013标准规定的要求。然后对其进行了模态分析,箱体前十阶固有频率均避开了可预知的内部齿轮啮合频率,故箱体不易产生共振。为得到更优的齿轮箱箱体结构,从静、动态的设计角度考虑,对箱体进行了多目标拓扑优化设计,目标函数为柔度最小化及前三阶频率最大化,以期达到增强结构刚度的优化的目的。根据拓扑密度云图对其进行优化设计,优化后箱体重量减轻。分析结果表明,优化后箱体的综合性能得以提升,实现了轻量化设计。