列车轴承在长期高速重载运行条件下,轴承材料易发生接触疲劳产生裂纹且由于裂纹扩展从而导致剥离等现象发生,是列车运行的潜在隐患。本文旨在研究轴箱轴承在含裂纹故障时的动力学行为,为轴承的检测等技术提供参考依据。通过建立一类多自由度轴承碰撞振动模型,并引入具有变刚度、时变间隙特征的裂纹故障,分析了轴承受裂纹冲击激励影响的非线性动力学复杂特性。首先,以赫兹接触为理论基础,引入轴承弹性变形理论并借助Solidworks软件仿真,计算了轴承受载时的理论刚度,并结合轴承自身阻尼特性对轴承的阻尼进行分析计算。其次,分析了滚子与内圈在裂纹冲击激励下的碰撞振动动力学特性,引入具有变刚度、时变间隙的裂纹函数表达式,借助矩阵函数理论对建立的微分方程进行求解,并分析系统周期运动存在的条件。通过分析故障轴承在径向位移速度振动仿真图,验证了模型的准确性。通过分析碰撞前后的速度位移建立了庞加莱映射,利用周期截面,结合相图、时间历程图、分岔图、频谱图等分析了轴承的复杂动力学行为。本文分别建立了一类二、三自由度滚子内圈碰撞振动模型,分析了不同频段下系统通往混沌的道路,发现在低频段内,系统具有周期倍化进入混沌的特性,且在分岔点出现了激变行为,在高频段内,系统同时具有周期倍化通向混沌,阵发性通往混沌以及Hopf分岔通往混沌的动力学特性。最后,建立滚子与内外圈在双裂纹冲击激励下的碰撞振动模型,通过力学分析建立微分方程并求解,利用Matlab-simulink软件进行数值分析及仿真验证。通过建立碰撞截面的庞加莱映射结合速度位移相图、时间历程图、频谱图探究了系统由稳定周期运动进入混沌的演化过程。通过仿真出裂纹冲击激励频率以及裂纹间隙分别对轴承径向振动的动力学响应,得到了轴承不同工况运行下的动力学特性。分析该模型可知,多自由度含间隙裂纹轴承更易发生多倍周期运动及混沌运动,并发现了由倍化分岔、环面分岔、Hopf分岔等通往混沌运动的道路。本文通过对裂纹故障轴承的动力学行为分析,得到了裂纹故障的演化机理,为轴承的安全运行提供了一定的理论依据。