当今世界铁路货运正朝着高速和重载的方向发展,这也对我国的铁路货运能力提出了更高的要求。铁路货车是铁路货物运输的核心装备,SQ₆型凹底双层运输专用车是铁路运输汽车的主型货车,其在铁路汽车运输方面具有不可替代的作用。而伴随着新型车辆载重及运行速度等参数的不断提高,车辆关键部件的振动疲劳破坏问题越来越收到关注,部件的振动疲劳失效问题影响着重载高速车辆的的行驶安全,因此车辆部件可靠性已成为目前新车设计需考虑的重要目标。本文以SQ₆型凹底双层运输专用车制动风缸为研究对象,针对该部件出现的疲劳失效问题,采用有限元分析与试验相结合的研究方法,对风缸结构的破坏原因及优化方案进行了深入研究。本文研究的主要内容包括:（1）了解国内外运输汽车专用车的发展历程、技术现状、结构特点和运用条件等相关内容。深入调研分析车辆运用中出现的关键部件疲劳破坏问题,针对该问题确定专项的仿真与试验分析方法,编制相应的技术方案。（2）基于有限元分析理论,利用有限元分析软件,建立车体及风缸结构的有限元模型,并进行模态分析,掌握车体和风缸结构的模态振型以及相关频率。（3）基于ANSYS软件的模态分析结果进行谐响应分析,结合Ncode软件的随机振动分析模块对风缸结构进行分析,分析结果为试验方案的最终确定提供可靠依据。（4）根据有限元分析结果和前期的调查研究,确定车辆的试验工况、测点位置和数据采集等内容的详细方案。（5）通过台架试验进行车辆的振动响应分析,以美国5级谱和中国干线谱作为激励信号,再现车辆在运营环境中的振动状态,采集关键部位的振动响应信号,对各测点的动应力水平进行评估。（6）基于工作模态分析理论,利用Test.lab软件建立工作模态分析模型,结合实测数据,获取车体及风缸结构的模态特征参数,对各结构进行主要频率成分分析。综合以上分析结果,判定风缸结构的疲劳破坏原因。（7）对仿真与试验的结果进行分析,提出相应的结构优化方案,并对优化结构进行仿真与试验分析验证,最终确定优化设计方案。