铁路发展受到国家高度重视,已经成为我国综合国力的重要象征,也是我国在国际竞争中的主要发展优势,随着列车速度不断提升,列车平稳运行越来越受关注。轮对作为列车转向架的重要组成部分,在列车运行过程中,承担着导向、承载等重要作用,它的稳定性直接影响列车平稳运行,所以研究轮对的结构特性并优化其结构参数十分必要。为了有效研究轮对结构性能,本文以CRH380列车1:2的轮对模型作为研究对象,构建轮对的有限元模型,进行有限元模态分析,结合试验模态分析结果修正有限元模型,在模型可靠的基础上,对轮对结构尺寸进行优化。首先根据轮对模型实际尺寸在SolidWorks中建立几何三维模型,再导入ANSYS中,设置材料参数并划分网格,建立轮对有限元模型,再进行有限元模态分析,得到轮对的仿真模态参数。其次搭建模态实验系统,采集轮对试验模态数据,利用力锤激励作为系统的输入信号,加速度传感器测量轮对响应加速度信号,数据采集器采集,获得轮对的输出响应信号。然后对采集信号进行预处理以及模态参数识别,先对原始信号进行滤波,通过希尔伯特黄变换(HHT)得到模态参数,该变换分为两步,先进行经验模态分解(EMD),再进行希尔伯特变换,通过添加带通滤波器避免EMD分解出现混叠现象,结果表明,改进后的EMD分解能有效分解响应信号,获得轮对实际模态参数。通过仿真与试验分析结果对比,修正轮对有限元模型,提高轮对模型的可靠性。经过模型的修正后,可以将实验与仿真结果的误差控制在5%以内,从而验证了模型的可靠性,为后续轮对结构优化提供前提条件。最后优化轮对结构,在轮对模型可靠的基础上,考虑轮对质量、变形、所受应力等因素,对轮轴总长度、车轮直径、车轮宽度进行结构优化,结果表明,优化后的轮对质量减轻了11.495%,总体变形量减小了16.6%,最大等效应力也下降了4.87%,从而降低了轮对的制造成本,提高了运行的稳定性,降低了疲劳损伤的程度。