无砟轨道技术在我国地铁线路建设中的应用已屡见不鲜,轨道板的铺设速度直接影响着地铁线路建设的整体进程,因此研制一种专用的轨道板铺设设备对提高地铁线路建设效率有重要意义。国内某公司研发的无砟轨道板精调车可应用于轨道板的安装与维修,极大地缩短了轨道板的施工周期。为保证精调车结构的设计质量,论文对精调车结构进行了静力学校核和优化设计,研究了精调车结构的动态响应以及可靠性。利用有限元分析软件ANSYS对精调车结构进行静力学校核,结果表明精调车结构强度和受压杆件稳定性均满足设计要求,但其有效悬臂处的刚度不足。为提高精调车结构性能并降低结构自重,本文运用ANSYS软件和ISIGHT软件对精调车结构进行确定性优化设计。首先,运用参数化设计语言(APDL)编写精调车结构的命令流文件并集成至ISIGHT软件的试验设计模块,通过试验设计得出了设计变量对结构输出响应的影响程度,进而确定了优化设计变量。然后,建立了精调车结构的响应面近似模型,并使其误差在允许范围内。最后,选用粒子群优化算法对精调车结构的近似模型进行优化。优化结果表明精调车结构自重降低了11.76%,结构性能得到了改善。利用ANSYS软件对精调车结构进行模态分析,获取了精调车结构的模态振型和自振频率;采用模态叠加法对精调车结构进行谐响应分析,得到了精调车结构易发生共振的频率区间,为避免结构共振提供参考依据。运用瞬态动力学分析方法,计算了精调车结构在起升工况下的动态响应,并与采用起升动载系数来考虑动载荷的静态分析结果进行对比。结果表明,两者的相对误差较小,且起升工况下的结构动应力满足强度要求,验证了起升动载系数取值大小的合理性。基于确定性优化结果,采用改进一次二阶矩法和重要抽样法对精调车结构进行可靠性分析,分析表明精调车结构的可靠性不足,结构静位移和强度均存在失效的可能,需要进行可靠性优化。将重要抽样数据导入MATLAB软件中,对精调车结构的随机变量进行可靠性灵敏度分析,找出了其中关键的随机变量。在ISIGHT软件的优化模块中,对精调车结构进行可靠性优化。结果表明,基于可靠性优化的精调车结构比初始结构自重降低了8.63%,比确定性优化的结构更加可靠。