轨道交通建设在一个国家和地区的城市进程中占据重要地位。地铁车辆的轴箱轴承是轨道交通设备中非常关键的基础件,我国的地铁轴箱轴承主要依靠进口,因采购周期长,产品成本高,给实际的生产运营造成一定的制约,所以目前亟待开展地铁轴箱轴承国产化工作,提高我国企业的自主创新能力和产品的核心竞争力。本文针对地铁轴箱轴承的参数优化、仿真分析、性能研究、跑合试验、退化趋势预测等开展了研究工作。介绍研究轴承的理论基础Hertz弹性接触理论和圆柱滚子轴承的接触力学模型及弹流润滑理论,分析了轴承各部件之间的相互作用力以及轴承的静、动态载荷分布。这些理论知识为轴承设计开发、性能研究以及疲劳寿命分析提供了理论支撑。利用CAD/CAPP/PDM一体化设计系统,对产品结构进行优化设计,运用遗传算法对滚动体的长度、直径、滚子数、凸度等参数进行优化,设计生产出了型号为NNJP 5224X2-2Z Q/P69YA的地铁轴箱双列圆柱滚子轴承。建立了双列圆柱滚子轴承的三维模型,并对其进行静力学分析和动力学分析,通过对等效应力、整体变形量、接触力、速度的分析可为轴承的设计提供指导和理论依据。基于ALE的流固耦合轴承性能研究,通过对轴承的接触力学、润滑性能、温度场的研究,分析了轴承的载荷、接触力、摩擦力、温度场、油膜压力、油膜厚度等变化。尤其对地铁启动状态经历的干摩擦、边界润滑、混合润滑和弹流润滑的四个阶段的中心油膜和最小油膜厚度的变化过程进行了研究,发现轴承在启动阶段的动态性能受打滑现象的影响很大,通过对打滑率的分析更好地研究轴承在启动阶段的动态性能,以避免轴承故障和滚道的划伤。分别在内圈约束和无轴约束条件下对轴箱轴承进行了前6阶的模态分析,得出轴箱轴承的主要振型是保持架的弯曲变形,利用有限元方法分析轴箱轴承的固有频率、振型和临界转速,可为研究轴承的动态响应和结构优化提供理论依据。设计生产的双列圆柱滚子轴承经过120万公里台架试验及北京地铁8号线上1000公里空载和重载及10万公里正线载客运营试验,试验得到的温度和振动结果与仿真分析结果相符,说明模型分析的可靠性较高,同时也说明该轴承符合技术条件和现行标准要求,可满足使用要求。结合主成分分析法、相空间重构和支持向量机法对轴承的退化趋势进行预测。通过PCA融合信息,建立有效的衰退性能指标,用Cao氏方法确定嵌入维数mh,采用互信息法确定时间延迟τ,采用粒子群算法对支持向量机的主要参数进行优化,通过获得的最优参数构建SVM的预测模型对轴承衰退趋势进行训练和预测。同时采用BP神经网络、时域指标峭度、频域指标频率均方根、时频域的IMF1分量以及支持向量机分别进行预测,通过结果比较可知基于相空间重构和支持向量机的预测结果较为准确,为轴承寿命预测提供了有效途径和方法。该论文有图121幅,表25张,参考文献145篇。