随着我国高速铁路的迅速发展,铁路接触网绝缘子污闪问题对铁路系统安全运营的影响更加严重。目前绝缘子的清洁以人工为主,工作效率较低,为此课题组结合高速铁路接触网绝缘子清洁的实际需求,组织开发了自动化的绝缘子清扫装置。论文依托高速铁路接触网绝缘子清扫装置的研发,主要设计了绝缘子清扫装置的机械结构,并对其水平清扫臂进行了动力学分析及结构优化。论文的主要研究内容如下:(1)针对高速铁路接触网绝缘子清扫作业技术标准及清洁的实际需求,结合装置设计方案,分别设计清扫装置的底盘、底板、支架、绝缘子清扫臂等各机械构件。(2)运用多体动力学刚柔耦合理论,利用ADAMS软件对水平清扫臂起升工况进行分析。对比刚体模型和刚柔耦合模型的动力学参数,并与实验得到的数据对比验证了刚柔耦合研究方法的可靠性及水平清扫臂定位的准确性。(3)利用DHDAS动态信号采集分析系统完成对水平清扫臂应变采集,结合材料力学知识得到刷杆上的负载力矩。使用ANSYS Workbench软件对水平清扫臂工作时工况进行力学分析得到其应力应变和最大变形云图,分析得到水平清扫臂满足力学性能要求。(4)利用nCode Design-life疲劳分析软件得到了水平清扫臂工作状况下的疲劳寿命和疲劳损伤云图。分析出水平清扫臂存在优化空间。(5)利用ANSYS Workbench中Design Explorer模块中曲面响应设计的方法对水平清扫臂进行结构优化设计。在满足力学性能要求情况下,优化后的水平清扫臂质量减小了6.68kg,较优化前减小10.56%。对优化后的模型重新进行疲劳分析,分析得到水平清扫臂能够满足工作要求,优化方案可行。