地震计广泛应用于地震信号监测、地震预报预警、油气田勘探、工程勘察和监测、矿井系统及矿井安全等领域。对于地震计系统而言,机械摆是其重要组成部分之一,机械摆的频率特性影响了地震计频带范围。传统的参数优化方法改变不了机械摆的拓扑结构,因此,本文采用拓扑优化方法设计出自振频率更低寄生频率更高的新型拓扑结构机械摆,对拓展地震计频带范围提供新的研究思路。本文对地震计工作原理进行研究,得到地震计机械摆的自振频率影响地震计频带范围,为拓宽地震计的频带范围对传统结构地震计机械摆进行拓扑优化设计。利用ANSYS SpaceClaim建立传统结构机械摆进行有限元模型,采用ANSYS Workbench对传统结构机械摆进行静态结构分析、模态分析、谐响应分析,确定了传统结构地震计机械摆性能。制定拓扑优化设计方案,建立基于SIMP变密度法的机械摆拓扑优化数学模型,以机械摆自振频率最小为优化目标,利用ANSYS Workbench软件中的拓扑优化模块Topology Optimization,采用MMA拓扑优化算法对传统结构机械摆进行拓扑优化得到新型拓扑结构机械摆,通过静态结构分析、模态分析、谐响应分析等仿真分析其性能。采用游击力锤激励法对传统结构机械摆和新拓扑结构机械摆进行频率测试实验,测试结果表明传统结构机械摆有限元仿真模态分析与频率测试实验所得自振频率、寄生共振频率误差分别是0.96%、0.74%,新型拓扑结构机械摆有限元仿真模态分析与频率测试实验所得自振频率、寄生共振频率误差分别是0.62%、0.56%,验证了传统结构机械摆和新拓扑结构机械摆仿真模型的合理性;新型拓扑结构机械摆的自振频率从6.30Hz降低到3.23Hz,降低了48.73%,新型拓扑结构机械摆的寄生共振频率从106.24Hz增大到124.83Hz,提高了17.50%。采用正弦标定法测量传统结构地震计和新拓扑结构地震计的频带范围,实验结果表明:相比于传统结构地震计,新拓扑结构地震计的频带范围为0.25 Hz~78.00 Hz,新拓扑结构地震计频带范围拓展了58.67%,为地震计扩展频带范围提供了理论依据。