铁路运输是目前已知的最有效率陆上交通方式，在整个运输领域中占有重要地位。随着铁路技术的发展，近年来，电力机车的传动方式逐步由直流传动改为交流传动。目前国内的大部分正在运行的电力机车都是直流传动，其采用的电机均为直流牵引电机。本论文研究内容是SS4B型电力机车上的ZD114A直流牵引电机电刷异常磨耗故障。该机车主要承担神池南至黄骅港的出口煤炭运输任务。自2003年开始，在机车运行约10万公里后，牵引电机开始出现碳刷异常磨耗的问题，严重影响机车正常运行。本文首先国内电力机车的现状及发展进行了分析，阐述了研究直流牵引电机的运行情况及问题有较大的现实意义。然后，对ZD114A牵引电机的原理、特点方面进行介绍，通过对故障电机的检测，发现了换向器出现较大变形，从电机设计、工艺、材料、电刷选型和换向补偿等方面进行计算和对比分析，发现原换向器设计存在的换向器鸽尾应力超标、换向器螺栓轴向柔度不匹配、电刷选型不当等缺陷，并通过试验进行印证。其次，针对找到的故障原因，先后进行了多次改进，主要改进内容为改进换向器结构，提高国产材料标准，改进换向器制造工艺，调整电机换向极磁场，电刷重新选型，提高电刷压力等。再对改进后的电机进行各项测试验证，结果表明改进后的换向器的机械稳定性远好于以前原换向器，彻底解决了换向器变形的问题。改进后的电机通过无火花区试验，将换向火花降至合格范围。最后提供了新的电机给客户进行试运行，电机运行20多万公里后，对电机的运行情况进行了现场检测，未发现类似故障，换向器和电刷表面良好，满足了运行要求，赢得了客户赞许，本次研究及改进达到较好的效果。