地铁是现今社会能够有效缓解公共交通资源紧张、节约利用土地的一种必不可少的公共交通工具。随着城市地铁的普及,地铁在运行过程中的安全稳定问题引起了大家的普遍关注。受电弓作为影响地铁运行的关键设备之一,是地铁列车从接触网上获取电能的装置。本文以单臂受电弓为研究对象,围绕受电弓运动学、动力学特性以及绝缘子受冲击载荷作用发生的断裂现象展开研究,论文的主要工作如下：1.建立受电弓几何参数数学模型,采用目标优化设计方法对受电弓的结构参数进行优化设计,得到合理的结构参数；建立该结构参数的受电弓三维模型,运用虚拟样机技术对此模型进行仿真分析,仿真结果与优化结果基本一致,优化后的受电弓性能更加优越。2.在上述研究的基础上,建立受电弓有限元模型,进行了结构力学特性分析和模态分析。结果表明：受电弓的横向刚度满足国家与行业标准；受电弓各部件的连接处存在应力集中：受电弓的前6阶模态均未超过20HZ,属于低价模态。上述结论为受电弓的进一步优化设计奠定了理论基础。3.设计受电弓电机轴力测试试验,得到绝缘子的受力情况；运用疲劳累积损伤理论对TH绝缘子以及CD绝缘子进行疲劳寿命对比分析,结果表明：CD绝缘子的性能比TH绝缘子更加优越。4.分析受电弓绝缘子的断裂原因,并在此基础上对后端绝缘子组进行结构改进。结果表明,经过结构改进的后端绝缘子组不仅应力集中值更小,而且绝缘子的疲劳损伤度也大大降低,结构更加合理。