移动式架车机是动车组及地铁车辆检修中重要的举升设备,每四台架车机同步举升一节车厢以满足检修需求。目前国内对移动式架车机的研究主要集中在方案研究及改进、使用维护、同步控制等方面,对结构力学特性方面的研究较少,因此,本文将对移动式架车机的结构进行力学性能分析,并进一步对其进行轻量化设计。本文以举升重量为12t的某移动式架车机为研究对象,考虑到移动式架车机在正常工作同步升降车厢时存在偏载的情况,构建了移动式架车机托架结构的等效空间力学模型,得到机架与丝杠对托架结构的各项作用力表达式。在此基础上,以架车机本身的结构参数为依托,研究结构参数与滚轮摩擦系数对载荷系数的影响并进行定性分析。对移动式架车机的结构进行简化处理后,利用ANSYS软件建立其有限元模型,并对其进行静力学分析,校核架车机结构的刚度与强度。仿真结果表明移动式架车机的结构强度与刚度均满足设计要求。此外,当伸缩托头承载时,托头与托架的接触区域为集中受力部位,为了探究此区域的真实受力情况,对伸缩托头托架结构进行非线性接触分析与节点自由度耦合分析,并分析两种计算模型的差异以研究用线性分析代替非线性分析的可行性。结果表明:当接触区域内两个接触面间存在相对滑移且接触不够紧密时,自由度节点耦合模型类似于摩擦因数取值较大的接触模型;当接触区域内两个接触面仅存在较小相对滑移甚至没有相对滑移时,节点耦合模型与接触分析模型近似一致。因此,在实际工程应用中,对于一些精度要求不高的机械结构,可考虑采用自由度节点耦合线性分析来替代基于接触对的接触非线性分析。针对移动式架车机结构设计存在冗余的问题,首先以某移动式架车机部分构件的板厚与结构尺寸为输入设计参数,以刚度、强度与结构自重为输出响应,利用ISIGHT软件中的最优拉丁超立方试验设计方法进行灵敏度分析得到最终设计变量,再通过ANSYS与ISIGHT软件,构建响应面近似模型,以移动式架车机刚度与强度为约束条件,结构自重最轻为优化目标,选用多岛遗传算法进行全局寻优。仿真结果表明,该优化方法不仅很大程度上提高了优化效率,还使移动式架车机的结构自重降低了12.16%,轻量化效果明显。