铁路运输在社会物质生产过程中起着重要作用。其特点是运送量大,速度快,成本较低,一般不受气候条件限制,适合于大宗货物的长途运输。为适应时代的发展,铁路行业向着高速、重载与超稳运行的方向发展。受限于传统线性隔振理论,现有货运列车转向架难以同时具备重载与超稳运行的能力。本文利用非线性隔振原理,对HZ160C2型转向架二系悬挂系统进行改进,设计出机械悬浮转向架,以此方式实现货运列车在既有线路上高速重载超稳运行。首先,本文分别建立双连杆-弹簧-质量系统与单铁悬浮系统的数学模型。以这两个模型为研究对象进行动力学分析,简单对比机械悬浮与磁悬浮之间的不同之处。以起始隔振频率与共振现象来验证机械悬浮结构在隔振领域内有更为优秀的表现。同时证明机械悬浮与磁悬浮存在根本上的不同。其次,运用Simpack软件建立机械悬浮转向架二系悬挂系统动力学模型,传统货运列车动力学模型,并将货运车辆转向架系统更改为机械悬浮转向架。在实测郑武线轨道激励下对传统货运列车与搭载了机械悬浮转向架的货运列车进行整车动力学仿真。得到车辆处于空载、半载、满载三种工况下在直线轨道与曲线轨道上运行的主要动力学参数。分析机械悬浮转向架对货运列车在不同工况下运行的影响。最后,结合理论计算与仿真分析,以齐齐哈尔车辆有限公司提供的HZ160C2型转向架为基础,设计具有载荷自适应功能的机械悬浮转向架二系悬挂样机。完成关键力学构件选型,主要受力零件强度校核,并出具工程图纸,以指导样机的生产加工。为后续整车滚动实验、整车振动实验及工程化应用奠定基础。