随着轨道车辆速度的提高,对车辆走行部的性能与可靠性提出了新的要求,大量的新结构也在转向架上得到采用。其中轴箱转臂式定位方式以其结构紧凑、性能可靠以及无磨耗件的特点,在高速动车组、城轨车辆转向架上得到广泛应用。轴箱定位装置作为约束轮对与构架之间相对运动的机械装置,直接影响转向架的动力学性能,是转向架设计的重点和难点之一。而轴箱转臂式定位是一种结构很独特的轮对定位方式:轮对与转臂轴箱只有旋转自由度,轮对与左、右转臂轴箱作为一个整体,通过转臂橡胶关节与构架连接,形成一个自由度受到一定约束的特殊四边形结构。其运动关系复杂,对转臂橡胶关节的运动补偿能力有较高的要求,有必要对转臂式轴箱定位装置的运动关系、定位刚度特性与关键零部件可靠性进行系统的分析。本文针对最常见的一系簧顶置转臂式轴箱定位装置完成了以下工作:（1）采用解析方法推导出转臂式轴箱纵向、横向、垂向定位合成刚度计算公式。在SIMPACK中建立了力学模型,仿真验证了公式的正确性。在此基础上,对影响轴箱定位刚度的主要因素进行分析,阐明了轴箱定位刚度的构成机理与变化规律,对一系悬挂参数的分配与确定具有指导意义。（2）对转臂式轴箱定位装置的横向和垂向运动关系进行分析,给出转臂橡胶关节的运动补偿量要求。横向运动关系分析以轮轴横向力作用为输入,推导出轮对横移量与转臂关节运动补偿量的计算方法;垂向运动关系分析主要考虑轮对的单侧垂向运动,详细分析了因轴箱与车轴之间自由度约束而导致转臂空间转动,转臂关节运动补偿量的计算方法。（3）轮对单侧跳动时,因轴箱与车轴间自由度受约束而导致转臂发生空间转动,受转臂关节的约束,形成垂向附加刚度。针对附加刚度进行了研究分析,推导出附加刚度计算公式,利用SIMPACK验证了公式的准确性。以某型地铁转向架的转臂式轴箱定位装置为对象,对比了定位装置附加刚度与其一系簧垂向刚度的大小,研究表明:垂向附加刚度是一个极小量,不影响轮对的单侧跳动。分析了转臂式轴箱定位装置的受力变化情况,并给出一种轮对过三角坑时轮重减载的计算方法。（4）转臂橡胶关节是定位装置中一个关键零部件,其可靠性是行车安全的保证。以某型地铁转向架转臂橡胶关节为对象,通过SIMPACK仿真获得转臂关节的载荷时间历程,利用ABAQUS和FE-SAFE,分析了纵向、横向、扭转、偏转载荷的不同组合形成的多轴载荷对转臂关节疲劳寿命的影响情况。结果表明:除了纵向和横向载荷外,转臂关节所受的偏转载荷对其疲劳寿命也有一定影响,指出在疲劳试验中应当考虑偏转载荷对转臂橡胶关节疲劳寿命的影响。