近些年高速铁路得到了飞速发展,不仅运营里程逐年增加,列车运营速度也逐步提高。轴箱轴承作为高速列车走行部的关键部件,运行环境也越来越复杂。轴箱轴承不仅实现了构架与轮对之间的连接,也确保了构架与轮对之间的相对运动,它的性能对高速列车运行的安全性、稳定性和平稳性都起到了至关重要的作用。因此,研究在不同工况下的高速列车轴箱轴承动力学性能有助于清楚的了解工况对轴承各元件动力学特性的影响规律,为提高列车运行安全性、稳定性提供一定的理论基础。本文以高速列车轴箱圆柱滚子轴承为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA建立高速列车轴箱轴承二维有限元模型,并采用中心差分法对模型进行显式动力学求解,分析了轴箱轴承在变工况下的动态特性。通过理论公式计算得到轴箱轴承保持架公转转速和滚动体自转转速,经与仿真结果进行对比,验证了高速列车轴箱轴承有限元模型的准确性。首先,根据仿真结果并结合滚动体与内外圈滑移速度公式,计算出滚动体与内外圈的滑移速度,分析了变工况下滚动体在承载区和非承载区与内外圈的打滑情况。结果表明:随着列车运行速度的增加、轨道激励振幅和振动频率的增大,滚动体与内外圈在承载区滑移速度的RMS值都增大,且滚动体与外圈滑移速度的RMS值大于与内圈滑移速度的RMS值;在减速度工况下滚动体与内圈产生负打滑,随着减速度的增大,滚动体与内外圈在承载区滑移速度RMS都增大,但与内圈滑移速度的RMS值增加更快。其次,通过对保持架的打滑率、质心运动轨迹和质心速度偏差比的分析,研究了在变工况下轴承保持架的动态性能。结果表明:随着列车运行速度的增加,保持架质心的运动轨迹更加集中,速度偏差比更小,保持架运动更加趋向于稳定;随着减速度的增大,保持架打滑率平均值的绝对值越来越大,保持架质心在X两侧和Y负方向的位移量增加,速度偏差比增大,保持架稳定性降低;而轨道激励对保持架动态特性影响较小。接着,根据Archard黏着磨损计算模型,计算轴承内外圈在不同区域的瞬时磨损率,分析了在不同工况下轴承内外圈瞬时磨损率大小和分布的变化情况。结果表明:轴承内外圈在承载区的瞬时磨损率较大,在非承载区的瞬时磨损率较小,接近于零;在稳定工况和轨道激励工况时轴承内圈与外圈瞬时磨损率的大小和变化情况相似,在减速度工况时轴承内圈瞬时磨损率大于外圈瞬时磨损率;列车运行速度的增加使得轴承外圈瞬时磨损率增大;减速度的增加增大了内圈的瞬时磨损率,外圈瞬时磨损率变化不大;轨道激励会影响轴承内外圈瞬时磨损率的分布。最后,利用滚动轴承实验台测出稳定工况下NU306轴承保持架的实验转速,并建立NU306轴承二维有限元模型,将仿真得到的保持架仿真转速与保持架实验转速、理论转速对比。结果表明:在相同工况下,NU306轴承保持架的仿真转速与实验转速、理论转速大体上相吻合,验证了轴承二维有限元模型的有效性。