动车组转向架轴承是动车组上重要的零部件，轴承出现故障往往导致严重的列车运行事故。人们很早认识到回转机械中轴承运行状态的重要性，并建立了一系列轴承转子系统模型，但是对于高速动车组转向架轴承动力学行为研究还很少，所以有必要从机理角度建立轴承损伤参数和其动力学响应之间的关系，揭示故障规律，发展诊断方法。针对高速动车组轴箱中的圆锥滚子轴承，建立了一种含外圈故障的滚动轴承非线性动力学模型。模型简化了圆锥滚子的接触应力，充分考虑了滚动轴承间隙、滚子和滚道之间的非线性赫兹接触力，尤其是由于转子质量偏心引起的不平衡力等因素。使用龙格-库塔法得到了系统的非线性动力响应。分析了转子旋转速度对系统动力稳定性的影响。通过频谱图，相平面图，分叉图以及Poincare映射图进行了系统分叉和混沌特性分析，发现了通往混沌的拟周期运动、阵发性和倍周期分岔途径。分析了轴承故障尺寸对系统动力稳定性的影响。并建立了故障尺寸大小和尖峰能量之间的对应关系，从理论上确定尖峰能量阈值，根据尖峰能量值来判断轴承故障的严重程度，以便对传统的故障诊断方法提供指导。在计算尖峰能量值时，首先对仿真得到的信号进行降采样，然后利用包络检波技术和傅里叶变换确定经过处理的信号的主频值，以主频值对应的周期长度对信号进行局部峰值确定，模拟峰峰值检波器的原理，确定峰峰值信号；最后对输出的峰峰值信号进行傅里叶变换，计算尖峰能量值和绘制频谱曲线，确定轴承状态和故障严重程度。