动车组转向架是保证动车组平稳、稳定、可靠和安全运行的关键部件。在转向架零部件的传统设计中,常会遇到如何实现多个质量特性的稳健性和可靠性同时,又能降低生产成本、提高生产质量的矛盾问题。针对该问题,本文在动车组转向架关键零部件的设计中引入多响应稳健优化方法,这种优化方法可以降低可控因素和不可控因素对多个质量特性的影响,高效地改善多个质量特性。该方法已得到了国内外学术界的重视与研究。本文在此基础上,对多响应稳健优化设计方法在转向架零部件设计中的应用进行了进一步的研究与探讨,主要工作内容如下:(1)转向架牵引装置的多响应稳健优化设计。在转向架牵引装置的优化设计中,牵引装置的质量(体积)、纵向刚度、安全系数等多个质量特性往往会受到结构尺寸、抗拉强度值等可控因素与密度、弹性模量等不可控因素的影响,在很难消除这些因素的影响的情况下,尽可能地降低这些因素的影响,以达到多个质量特性的稳健性。采用正交试验设计与信噪比工具来实现牵引装置各质量特性的稳健性,并利用物理规划法综合考虑设计者的偏好信息,构建偏好函数,恰当地将工程问题转化为数学模型来表示,并能构建牵引装置的多响应稳健优化设计模型。这种基于信噪比与物理规划法相结合的多响应稳健优化设计方法容易应用到工程实践中,适用面较为广泛。(2)基于随机模型的牵引装置多响应稳健优化设计。在转向架牵引装置的多响应稳健优化设计中,运用正态分布规律来考虑设计变量的随机性,通过极小化期望的损失函数与约束可行性准则分别实现目标函数与约束条件的稳健性,建立基于随机模型的多响应稳健优化模型。运用Monte Carlo抽样方法与NSGA-Ⅱ相结合的离散算法对该模型进行计算,并将所得到的随机稳健优化解与多响应稳健优化解对比分析,以得到具有更小方差波动的稳健优化设计解。这种方法可以合理地描述工程中随机不确定性,基本可以达到工程应用的需求。(3)转向架牵引齿轮箱的多学科稳健优化设计。不仅考虑牵引齿轮箱中所涉及的结构设计与静力学设计,还考虑振动噪声的要求,将多学科优化设计与多响应稳健优化设计相结合,采用一种Box-BehnkenDesign试验设计方法,创建目标均值与方差的双响应面模型,利用双响应面法得出各学科的均值与方差的拟合函数来保证各个学科的稳健性,然后,应用协同优化方法,将各个学科进行整合计算,得出系统层的多学科稳健优化模型;最后,以牵引装置中的牵引齿轮箱为实例,建立多学科稳健优化设计模型,并应用ISIGHT多学科优化设计软件进行求解计算,得出多学科稳健优化解,并将其与常规稳健优化设计进行对比分析,验证这种方法的可行性,使其在工程应用中更具有实用价值。