随着城市化进程的飞速发展，城市交通堵塞与环境污染问题越来越严重，地铁车辆因其具有运量大、准点率高、能耗低、污染小等优点，成为大中型城市发展公共交通骨干线路的首选。地铁车辆的动力主要通过车辆顶部的受电弓装置实现，受电弓可靠的受流质量是车辆正常运行的重要保障。本文以某型号地铁车辆用受电弓系统为研究对象，综合运用多体动力学理论、有限元技术与虚拟样机技术，围绕受电弓机构动态性能和绝缘子疲劳性能等关键问题展开理论与试验研究。　　首先，建立受电弓系统计算模型，对受电弓机构进行力学分析，在ADAMS中建立受电弓系统动力学模型，仿真获得弓头水平位移、弓头偏转角、升弓转矩以及拉杆所受载荷的变化规律。仿真结果表明:该受电弓弓头横向位移与弓头偏转角最大偏差远高于国家与行业标准规定。　　其次，进行动态轴力测试试验，对绝缘子组进行经典力学分析与有限元分析，比较现有两种绝缘子危险位置与最大应力，分析绝缘子破坏原因。提出一种装配体配合尺寸优化方法，通过SolidWorks和Workbench对绝缘子钢芯进行多目标优化。分析结果表明:CD绝缘子力学性能更好，优化方案使绝缘子最大应力显著降低。　　最后，设计升降弓疲劳试验自动测试装置，对绝缘子疲劳破坏机理进行研究，并对现有两种绝缘子疲劳性能进行理论分析与试验研究。结果表明:CD绝缘子抗冲击疲劳性能更好。