随着我国铁路运输向高速和重载方向发展,重载机车的运用条件日趋苛刻,在高速或重载运行条件下,机车的受力情况远比一般情况下复杂。机车运行过程中的故障率呈上升趋势,重载铁路运输中的问题日益突显,主要表现为机车的振动加剧,蛇行运动严重,甚至脱轨和线路变形等。因此研究机车运行过程中的动力学性能具有非常重要的意义。本论文以HXN5型大功率内燃机车为研究对象,基于SIMPACK多体动力学分析软件,分别建立了导框式HXN5内燃机车与拉杆式HXN5内燃机车的非线性多体动力学模型,并通过试验数据对比验证了模型的准确性和有效性。根据两种类型内燃机车的多体动力学模型,对线性临界速度、非线性临界速度、直线运行性能、曲线运行性能(运行安全性和运行平稳性)等动力学性能指标进行了分析研究,并对两种类型转向架机车性能进行了比较。由于轮轨关系涉及轨道车辆运行的稳定性和安全性,本文还分析了轮轨接触的重要参数(等效锥度和踏面型式)对机车运行性能的影响。此外,针对影响机车运行性能的导框纵向间隙、抗蛇形减振器的性能以及轴重平衡等关键参数进行了优化,并取得了较好效果。本文的研究结果对评估HXN5型大功率内燃机车的动力学性能,机车的运用和优化改进机车设计具有重要的参考价值。