为保证安全高速运行，高速车辆的车下必须吊挂必要的设备，必然会影响车体的动力学性能，这就要求车下设备的分布必须合理。同时铁路的高速化对客车车体轻量化提出了更高的要求，而轻量化也必然会影响车体的刚度。以往的车辆结构设计主要是类比设计和经验设计，而新型车辆结构需要满足各种新的性能要求。在阅读大量的相关文献、总结国内外最新研究成果的基础上，论文以CRH3型高速动车组的FC05车为研究对象，利用大型商业通用有限元软件HyperMesh、Ansys等，把车体和设备舱考虑为弹性体，实现对车体和设备舱结构的模态及静强度的计算分析，研究在吊挂设备舱时车体的振动规律，分析端部舱的静强度，评定最不利工况。为合理优化设备的吊挂结构，为提高列车运行时设备吊挂的安全性、稳定性提供了一定的理论参考依据。又采用变密度法对风缸吊架结构进行拓扑优化设计，把连续体结构拓扑优化的基本理论、优化方法应用于车辆的结构设计中。论文在整体上，以模态参数为研究内容，探讨车下设备的不同排布对车体刚度影响；在局部中，以静强度计算分析和优化设计为研究方法，优化改进风缸吊架结构。本文主要可分为五部分：前两章为基础知识准备；第三章对研究对象FC05车体及其设备舱做了详细的介绍，在熟悉结构的基础上建立了有限元模型。第四章计算分析车体模态，探讨车下设备的更合理排布。第五章对端部舱进行强度计算分析，校核构件的安全性，找出局部结构的最不利工况。第六章对风缸吊架结构进行拓扑优化设计，并对优化前后的结构做了对比分析。