为提高高速列车齿轮箱箱体结构强度,避免因强度不足导致失效问题,应用有限元分析方法对某型号高速列车齿轮箱箱体进行静、动态分析,得到高速列车齿轮箱箱体失效的主要原因是高速列车齿轮箱箱体的结构设计不合理。基于变密度法,建立以高速列车齿轮箱箱体的结构柔顺度最小为优化目标,约束齿轮箱箱体应力和体积的拓扑优化模型;对优化后的箱体进行静、动态分析,并与优化前的箱体进行对比,得到优化后的箱体性能有所增强且质量下降。基于平行轴定理计算优化前后齿轮箱箱体的抗弯刚度,得到其性能与有限元仿真具有一致性。相较于未优化的高速列车齿轮箱箱体结构,优化后结构的1阶固有频率提高了35.29%,最大应力减小了0.73 MPa,最大变形位移减小了0.003 mm,质量减少了11.86%、抗弯刚度增加了0.5%,提高了高速列车齿轮箱箱体的力学性能。