2008年4月18日,举世瞩目的京沪高速铁路全线开工,这是世界上一次建成线路最长、标准最高的高速铁路,也是新中国成立以来一次投资规模最大的建设项目。发展高速铁路,除了要研制高速机车车辆和线路结构外,还必须研究解决受电弓在接触网下的高速受流问题,研究受电弓的运动学特性,空气动力学特性和弓网动力学特性,只有这样才能使列车从接触网上可靠地获取电力能源。本文从提高受电弓的运动学性能,空气动力学性能和弓网动力学性能以改善弓网关系,提高受流质量,成功研制V500高速受电弓的角度出发,主要完成了以下内容：首先,利用优化技术对高速受电弓框架结构几何参数进行了优化,得出了提高受电弓运动学性能的结构几何参数,并对受电弓进行了深入的力学分析,根据力学分析结果,进行了V500高速受电弓机械结构设计。其次,根据受电弓的设计方案,建立各部件的可视化模型,然后进行装配,生成受电弓的可视化模型。再将模型放入流体力学软件中进行空气动力学仿真分析,根据空气动力学参数优化了弓头形状、臂杆形状和运行参数,以期达到气动力学的改进设计。第三,建立了受电弓的数学模型,推导出其非线性运动微分方程,并在此基础上对非线性模型进行了比以往更精确地模型的线性化。同时也建立了接触网的动力学模型。通过对接触网系统的固有特性进行模态分析,发现此系统属于低频系统。为获得受电弓强度计算的载荷谱,建立受电弓-接触网系统动力学数学模型。采用数值积分方法来求解弓网耦合系统动力学微分方程,从而可以得到弓网问接触压力时间历程。通过计算分析,并结合现有国内外高速受电弓弓头悬挂刚度和阻尼,选取弓头悬挂刚度为10000N/m；选取弓头阻尼值为50N.s/m左右。最后,本文根据受电弓三维模型,建立受电弓的有限元模型。对受电弓的整体进行强度计算,并对受电弓部分零部件进行强度校核,结果表明V500受电弓整体和各部件的静强度安全系数均在2.0以上,具有较大的安全余量。