随着TRIZ理论地不断应用,其设计思想得到越来越多设计人员的青睐,并取得良好的优化效果。受电弓作为铁路车辆中重要的系统,其结构故障影响系统的稳定性和可靠性,优化受电弓结构,对保证列车安全可靠性运行具有重要的作用。因此,本文以某型高速受电弓为研究对象,从故障类型和故障原因出发,利用TRIZ理论中的进化理论和发明问题解决工具,分析受电弓系统设计进化趋势和结构的主要故障,得出优化设计方案,并采用模糊层次分析方法建立模糊综合评判模型,对其进行评估,选出可行性较高的优化设计方案。在此基础上,利用结构有限元分析方法,对结构类优化设计方案进行仿真分析,通过对比优化结果得出最终结构优化设计方案。本文主要工作如下:(1)利用TRIZ理论中的进化理论分析受电弓系统,得出优化设计方案。首先,对受电弓系统的故障类型进行统计,得出受电弓结构的主要故障,并对其原因进行分析;其次,通过检索受电弓专利,对其进行归类和分析得出受电弓的设计进化趋势;最后,利用进化路线对受电弓系统进行分析,得出受电弓系统涉及材料、系统结构、加工方法、控制方式的优化设计方案。(2)运用发明问题解决工具,分析受电弓结构的主要故障,得出优化设计方案,并通过对所有的优化设计方案进行优选,选出可行性较高的优化设计方案。针对上臂顶管的故障问题,采用技术矛盾与矛盾矩阵工具进行优化设计;碳滑板的故障问题,采用物-场分析工具进行优化设计;转轴的故障问题,采用技术矛盾和矛盾矩阵以及物理矛盾和分离原理工具进行优化设计:弓头支架的故障问题,采用科学效应库工具进行优化设计,得出受电弓故障问题的优化设计方案。采用模糊层次分析法,从资源、技术、能源、环境四个方面对得到的优化设计方案进行评价,得出可行性较高的优化设计方案。(3)对结构类的优化设计方案进行有限元仿真分析。以上臂顶管、弓头支架、转轴为研究对象,采用有限元分析方法对其进行静强度分析,针对不同方案的仿真分析结果进行比较,得出结构类的最终优化设计方案。