轴箱体作为地铁列车联结轮对和转向架构架的关键部件,其结构可靠性对列车的安全运行起着至关重要的作用。目前国内锻造转臂式铝合金轴箱体尚未实现自主化,对其进行强度研究具有较强的学术意义及工程实用价值。本文以下一代地铁列车转臂式铝合金轴箱体为研究对象,基于现有标准及实测数据确立轴箱体试验及仿真计算载荷,结合有限元仿真技术及台架试验对转臂铝合金轴箱体的强度进行了研究。主要研究内容如下:(1)对比分析现行构架标准,确定了轴箱体试验和仿真计算载荷。基于多条地铁线路振动加速度和载荷跟踪测试数据,得到不同线路下轴箱体垂向、横向、纵向等效动载荷及三向振动加速度。对比不同线路数据结果与标准载荷,得出标准所计算的载荷能够涵盖实际的运营载荷,裕量充足,计算方法更安全,为铝合金轴箱体仿真方法研究及台架试验研究提供了载荷依据。(2)根据轴箱体在位受力状态建立有限元模型,依据标准计算所得载荷,分析单轴箱体的可行性、节点刚度、轴承有无以及加速度工况等因素对轴箱体应力分布的影响,并通过试验验证得出了一种简化的等效仿真计算方法,即采用带轴承刚性节点单轴箱体的仿真方法,简化了轴箱体的计算且具有较高精度。采用等效简化仿真计算方法,依据标准并结合材料性能,对下一代地铁列车铝合金轴箱体进行计算分析,得出其静强度及疲劳强度均满足要求。(3)从工装简易性、受力真实性以及结果可靠性等方面综合考量现有台架试验方案,结合现有台架试验结果及仿真技术,对比分析不同试验方式下轴箱体应力分布的差异性,得出一侧梁式的台架试验方法,加载方式能够与轴箱体实际使用状态保持一致。采用此种试验方式,设计了试验工装,探究疲劳试验采用刚性工装代替弹性工装的可行性,对比分析弹性与刚性工装对试验结果准确性、对称性等影响,并布置了应力测点、试验内容等试验规范。(4)根据标准计算所得载荷,分别进行了超常载荷工况及运营载荷工况下轴箱体静强度及疲劳强度试验。基于试验结果,对比分析了轴箱体应力分布总体特征、正负载应力分布的对称性、左右轴箱体应力分布的一致性以及轴箱体不同截面测点应力分布的差异性。根据试验结果,评价下一代地铁列车铝合金轴箱体强度,得出其静强度及疲劳强度均满足要求。并在疲劳试验各阶段对轴箱体进行探伤分析,同时依据Miner线性累积损伤原理,结合材料S-N曲线,计算在整个疲劳试验过程大应力测点的损伤值,得出1000万次循环下各测点损伤值均小于1,轴箱体无产生裂纹等缺陷,满足设计和使用要求。本文研究内容建立了下一代地铁列车铝合金轴箱体的可靠性评估方法,为锻造转臂式铝合金轴箱体的国产化设计和优化提供了有力支撑,为其他形式轴箱体试验及仿真方法提供了参考,为其他结构的设计和研发提供了思路。