为了降低轮轨动态作用力,某型高速列车将电机悬挂于车体下方,因此电机与齿轮箱之间的纵向距离较大,传动系统中使用长约1.8米的万向轴进行扭矩传递。由于该型高速列车主要服役于我国东北部和西北部等高寒地区,气候环境较恶劣,因此万向轴在使用过程中面临一定挑战。由于在使用过程中发现存在因万向轴动不平衡导致的齿轮箱、电机损坏等问题,因此,中国中车公司联合西南交通大学开展了关于高速列车万向轴状态监控的研究工作。本文针对万向轴动不平衡监测阈值和监测方法问题,运用分析力学、轮轨接触理论以及有限元分析方法建立了动不平衡万向轴动力学模型,以及含动不平衡万向轴的车辆-轨道耦合动力学模型。根据目前的万向轴不平衡量许用标准以及监测测点在传动系统中的位置,计算了车速在160 km/h到250 km/h之间齿轮箱和电机测点对应万向轴许用动不平衡量的加速度阈值。应用双树复小波包（DTCWPT）算法和包络解调算法,根据万向轴动不平衡引起的激励特征,提出了报警激励源识别方法。主要研究内容有:（1）基于理论力学和分析力学推导了动不平衡万向轴的运动方程,并建立了万向轴传动系统的动力学模型。根据万向轴动平衡检测原理,推导了不平衡量与不平衡激励力之间的关系,计算了许用不平衡量对应的极限偏移尺寸。（2）提出了输入、输出轴处于非进动状态时计算不平衡激励力的解析求解方法,以及输入、输出轴处于进动状态时计算不平衡激励力的数值求解方法。（3）应用分析力学、坐标系矩阵变换以及轮轨接触理论建立了含动不平衡万向轴的车辆—轨道动力学模型,模型中考虑了因不对中引起的万向节和连接轴质心位置变化,并通过势能函数将啮合动刚度引入到了车辆系统动力学模型中。（4）通过试验台测试数据验证了动不平衡万向轴动力学模型的正确性,通过车速在160 km/h,180 km/h和200 km/h下的线路数据验证了高速列车车辆—轨道耦合动力学模型的正确性,结果表明两个模型的准确率在80%以上。（5）研究了万向轴动不平衡对列车动力学性能的影响,包括对车辆运行安全性、平稳性、舒适度和轮轨力的影响。应用有限元方法分析了许用不平衡量标准下,不平衡激励力对高速列车电机连接螺栓疲劳寿命的影响,并计算了在不同不平衡量下螺栓的疲劳寿命,结果表明许用不平衡量下螺栓的疲劳寿命约为6.5年。（6）根据车速与万向轴转速之间的关系,计算了车速在160 km/h到250 km/h之间的监测阈值和阈值曲线,并分析了线路不平顺和坡度对阈值的影响。根据万向轴动不平衡和轮对多边形引起的加速度响应信号特征,提出了基于DTCWPT算法和包络解调算法的报警激励源识别算法,使用了离群点指标表征信号特征以达到提高报警准确率的目的。