Durante el mantenimiento de los sujetadores ferroviarios, hay problemas con la operación actual de desmontaje y montaje de tuercas, incluyendo baja eficiencia, alta dependencia de mano de obra manual y gran esfuerzo físico. Se ha diseñado un dispositivo mecánico que se mueve a lo largo de la vía ferroviaria mientras identifica y localiza el centro de la tuerca para realizar operaciones de desmontaje y montaje. Primero, basándose en el proceso de desmontaje y montaje de la tuerca y el entorno operativo, se diseñó la estructura del equipo. Esta máquina puede desmontar y montar simultáneamente todas las tuercas en un solo durmiente y acomodar errores de posición y desviaciones de los picos en espiral. En segundo lugar, para verificar la fiabilidad estructural de la máquina diseñada, se realizó un análisis de simulación estática sobre las estructuras clave que soportan carga bajo condiciones operativas extremas. Basándose en los resultados de la simulación, se aplicó un diseño ligero a la plataforma portadora de la máquina. El rendimiento del mecanismo de montaje y desmontaje de tuercas se optimizó en función del modelo de Kriging y el Algoritmo Genético de Clasificación No Dominada (NSGA-II). La máquina optimizada redujo su masa en un 21.7% y aumentó su resistencia en más del 30%. También se realizó un análisis transitorio sobre la estructura de la máquina optimizada, validando aún más su resistencia. Finalmente, basándose en los resultados de diseño y optimización, se construyó y probó un prototipo físico de la máquina de desmontaje de tuercas. Los resultados muestran que el dispositivo puede realizar de manera eficiente tareas de desmontaje y montaje de tuercas en la vía ferroviaria. Tanto la fiabilidad como la funcionalidad de la estructura mecánica cumplen con los objetivos y requisitos de diseño, demostrando un valor de aplicación significativo para promover el mantenimiento inteligente de los ferrocarriles.