轴箱轴承作为动车组走行部中的核心旋转件之一,其健康状态直接影响动车组运行的可靠性和安全性。在高速重载工况下,由于轴箱轴承长期受到复杂而强烈的轮轨激扰影响,其滚动体和内外圈容易发生故障。振动信号对轴承故障具有较高的敏感性,但受到振动传递路径和轴箱自身结构的影响,轴箱表面不同位置测点对轴承故障的感知能力具有差异。此外,复杂的轮轨激扰会对故障引起的脉冲响应产生较大影响,增大轴承的故障诊断难度。针对以上问题,论文充分考虑轴箱轴承与构架、轮对之间的动态相互作用,建立了轴箱柔性的车辆刚柔耦合动力学模型。并考虑轮轨激扰的影响,对轮轨激扰下的滚动体-滚道接触载荷进行了仿真分析。在不同轴承故障工况下仿真分析了轴箱振动特性以确定轴箱表面的故障敏感感知测点,并进一步仿真分析了轮轨激扰对敏感感知测点振动特性的影响。研究了基于振动信号的轴箱轴承故障诊断方法并进行了试验验证。论文的主要研究内容如下:1.根据某型动车组轴箱轴承结构参数建立了轴箱轴承的多刚体动力学模型,并进一步根据车辆动力学参数,将轮对、构架等部件考虑为刚性体,轴箱考虑为柔性体,利用Recurdyn和Simpack多体动力学软件、Ansys有限元分析软件等建立了轴箱柔性的车辆刚柔耦合动力学模型。2.分别在车轮多边形、轨道不平顺和轮轨综合激扰工况下对轴承滚动体-滚道接触载荷进行了仿真分析。结果表明,车轮多边形激扰主要对承载区内的滚动体接触载荷产生周期性的幅值调制,而轨道不平顺激扰会使承载区和非承载区中的滚动体接触载荷波动显著加剧。3.在多类轴承故障工况下对轴箱振动特性进行了仿真分析,得出了轴箱表面的故障敏感感知测点。进一步仿真分析了轮轨综合激扰对敏感感知测点振动特性的影响,结果表明,轮轨综合激扰会导致故障脉冲响应的幅值受到严重的非平稳调制,使得包络谱分析的效果不佳。4.提出了一种平均自相关结合优化变分模态分解的轴箱轴承故障诊断方法。首先利用平均自相关算法对振动信号进行降噪;再以故障特征频率能量反比为适应度函数,并利用哈里斯鹰优化算法对变分模态分解的关键参数寻优以实现信号的自适应分解;最后通过平方包络谱进行故障诊断分析。结果表明,该方法能够有效地消除随机噪声的影响,稳定准确地提取出轴承的故障特征。