换向器是电机的关键部件，由于其结构复杂性，是电机故障的主要来源。本文系统地考虑各种力学因素和实际工况，对ZD105型牵引电动机的换向器进行了装配工艺过程的数值模拟，为合理选择换向器的结构、材料和制造工艺提供了有益的参考。材料实验是为有限元模拟提供了材料属性。完成了5种金属材料的单拉试验和3种云母材料单压试验。由于云母材料的应力—应变曲线下凸，无法使用经典的金属材料本构来描述，故使用ABAQUS软件所提供的Hyperelastic超弹性本构来描述其材料行为。叠层结构是由372片云母片和372片换向片交替叠放而成一个圆环结构，因此在进行换向器有限元分析时，需要找一种有效的方法对这一结构进行简化处理。本文对叠层结构进行了宏观均质等效处理，并得到了等效的材料本构，并应用于换向器的整体分析中。由于层状结构中的铜片和云母片都是非线性材料，在确定等效本构时，借助了ABAQUS软件这一有限元分析手段，并最终确定了Ogden N3超弹性本构来描述其材料行为。通过改变叠层结构中铜片和云母材料所占的比份，研究了材料比份对等效本构的影响。换向器的装配是一个非常复杂的工艺流程，本文将其简化为3个主要的部分，按工艺先后顺序分别为：片装过程(使用圆卡箍等工装将换向片压装成圆环状)的模拟、器装过程(将各部件组装为换向器)的模拟以及动力成型过程(多次的超速和减速旋转以及升温和降温循环)的模拟。片装过程模拟的结果，作为位移边界条件施加到器装模型中叠层结构上，以模拟片装工装的作用。器装过程的模拟对换向器的各个部件进行了详细的受力和变形分析，并对着重分析了叠层结构的环向压应力。动力成形过程的模拟是在器装过程模拟的结果上进行的，分析得到了保证叠层结构有压实力的情况下，换向器能承受最大转速。