转向架轴承为动车组运行关键部件,实时地对轴承进行振动监测与故障诊断,能有效地发现轴承早期故障,避免重大损失。目前,对于轴承故障的研究大多针对球轴承,对于动车组转向架采用的圆锥滚动轴承的故障还鲜有涉及。本文建立了故障轴承动力学模型,采用数值仿真对不同故障特征的轴承振动特性进行分析,并模拟轴承的实际工作环境设计了实验,为转向架轴承的故障检测提供理论依据。首先,基于国内外学者对球轴承动力学模型的研究,建立了转向架轴承振动模型。模型充分考虑了轴承间隙、赫兹非线性接触力、车轴弯曲刚度等因素,并引入故障冲击。接着,根据理论公式计算了正常轴承VC振动频率及各部位故障特征频率。运用龙格库塔法对轴承故障模型进行了数值求解,得到正常轴承和各部位故障轴承振动时间历程曲线,基于FFT得到对应频谱图。对频谱进行分析,得到故障轴承的振动特性。然后,模拟轴承实际工作环境,设计并搭建实验台。对轴承进行人工故障处理,分别进行实验测试;按照故障的一般发展规律,对不同程度故障的轴承进行测试,研究随故障逐渐加重轴承振动特征的变化。最后,计算了正常轴承及各部位故障轴承的最大Lyapunov指数,指出应用最大Lyapunov指数进行轴承故障诊断的可行性。