铁路货车以其编组长、载重量大等特点对运用安全性提出了更高的要求,摇枕和侧架作为铁路货车转向架的结构关键部件,承受着来自车辆运行各个方向的载荷冲击,者的结构和力学性能直接影响转向架的寿命和车辆运行安全。因此,需要在概念设计阶段,依据结构优化设计理论,运用数学方法,借助于计算机和工程软件,对其进行结构拓扑优化设计,以达到提高结构力学性能和减轻重量的目的。本文以某铁路货车转向架三大件式结构中的摇枕和侧架作为研究对象,首先对摇枕和侧架的原始模型进行静强度和刚度计算分析,根据计算结果确定各自的设计区域,选取二者主要模拟计算载荷工况进行结构拓扑优化,然后参考不同计算载荷工况下的结构拓扑优化结果,结合实际生产工艺水平与实际运用功能等因素,对摇枕和侧架分别进行结构二次设计,最终提出两种摇枕设计方案,提出一种侧架设计方案。分别对摇枕和侧架的二次设计方案进行静强度和刚度计算,然后将优化设计前后模型的计算结果进行对比分析。计算结果表明,摇枕的两种优化设计方案和侧架的一种优化设计案,在各个计算载荷工况下的最大Von Mises应力和最大位移均满足静强度和刚度要求。应力云图显示二次设计方案应力分布更为均匀,结构更为合理,不但提高了结构力学性能,而且降低了质量,摇枕优化设计方案一减重37kg,方案二减重41.4kg,减重率分别为8.6%和9.7%；侧架优化设计方案减重15kg,减重率为4.6%。综上所述,本文通过对铁路货车的摇枕和侧架进行拓扑优化设计,提出了新的设计方案,提高了二者整体力学性能的同时降低了自重。为铁路货车转向架中摇枕和侧架的设计提供了一定的参考。