Se establece un modelo de acoplamiento de cojinete de caja de eje de vehículo tridimensional. El modelo puede calcular la fuerza de contacto en tres direcciones y obtener la respuesta dinámica del cojinete de la caja de eje bajo el entorno real de funcionamiento del vehículo. Se analiza la distribución de carga en el cojinete de rodillos cónicos de doble fila y en el vehículo, y se realiza una co-simulación considerando de manera integral la transmisión de fuerzas entre el vehículo y el cojinete. Teniendo en cuenta el gran impacto de los defectos en el cojinete, se añaden al modelo tres tipos diferentes de defectos en el cojinete, respectivamente. Los resultados de la simulación verifican la efectividad del modelo. El modelo también se verifica utilizando el banco de pruebas de rodadura y vibración de un solo juego de ruedas. Se concluye que los resultados de la simulación muestran una buena concordancia con los resultados experimentales. Se estudia la influencia de la irregularidad de la vía en el estado de movimiento del sistema utilizando la trayectoria del eje y el RMS (valor cuadrático medio) de la vibración. Los resultados muestran que la influencia de la irregularidad de la vía y la marca plana de la rueda en el cojinete de la caja de eje no puede ser ignorada. El RMS de la aceleración cambiará considerablemente debido a la existencia de defectos. La marca plana de la rueda interferirá en gran medida con la extracción del defecto del cojinete, pero se puede seleccionar a alta velocidad y baja frecuencia para monitorear la existencia de la marca plana de la rueda, y seleccionar baja velocidad y alta frecuencia para monitorear la existencia del defecto del cojinete. Los resultados de la investigación son útiles para la detección de la marca plana de la rueda y el defecto del cojinete de la caja de eje.