出厂时曾经装用均衡梁组合式转向架，与韶山1型电力机车转向架基本相同，但在运用考核中发现均衡梁容易失稳从而引起轴重分配不均，且使用中均衡梁作用不灵活、空转现象严重。为此，株洲电力机车厂于1983年决定在不改变转向架原本技术参数和机车其他部件的前提下，参考ND4型、东风4型柴油机车转向架的长处，简化韶山3型机车转向架结构，取消均衡梁改为独立悬挂，一系悬挂采用轴箱螺旋钢弹簧与弹性定位拉杆悬挂结构，增大一系悬挂轴箱拉杆的总横向刚度，以减少磨耗件和减轻簧下重量；转向架二系悬挂由双中央支承体牵引改成橡胶堆全旁承承载加横