两级刚度螺旋弹簧组可靠性优化设计

针对两级刚度螺旋弹簧的结构特点，充分考虑到材料性能和弹簧载荷等随机因素的影响，按照在满足弹簧特性和安装空间要求的前提下追求可靠度最大的原则，提出了两级刚度螺旋弹簧组的可靠性优化设计方法。     

一种变刚度转臂节点设计及试验研究

设计了一种新型的适用于轨道车辆转向架的具有变刚度特性的轴箱转臂节点,它由橡胶主簧、橡胶辅簧和液压机构组成。介绍了该节点的设计原理,论述了主要构件的结构设计思路和参数计算方法。基于结构参数计算结果完成样件试制,动静态刚度试验结果验证了结构方案的合理性,样件实现了低频低刚度和高频高刚度的变刚度特性。所述结构方案和试验方法为液体橡胶复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用奠定了理论基础。     

货车转向架两级刚度弹簧组的设计

应用两级刚度弹簧组的设计方法，结合北京二七车辆厂重载货车设计方案进行两级刚度弹簧组方案计算机选优计算，得出了二级刚度弹簧的参数值。     

变刚度弹簧组系统优化设计

根据变刚度弹簧减振装置的运用特点，对其性能进行了分析研究，确定了变刚度弹簧组的性能参数及其与弹簧组中各弹簧性能参数之间的关系。从系统论的观点出发，将变刚度弹簧组中的各弹簧作为一个整体进行研究，以变刚度弹簧组中各弹簧的簧丝直径、弹簧中径及有效圈数为设计变量，以弹簧总质量最轻为目标函数，建立了满足静强度条件、疲劳强度条件、稳定性条件和安装条件，并能反映变刚度弹簧减振装置参数的变刚度弹簧组优化设计模型。采用有限元分析软件ANSYS中自带的优化设计模块中的一阶优化方法编制了APDL语言优化设计程序。以某铁路货车车辆变刚度弹簧组为例，进行了优化设计计算。实例分析表明，本文所提出的设计方法比传统设计方法简单易行、结果合理。     

轴箱螺旋压缩圆弹簧横向刚度分析

常规的螺旋压缩圆弹簧横向刚度分析方法确定的铁道机车车辆轴箱弹簧横向刚度理论值与试验值相对误差较大，现将现有计算螺旋压缩圆弹簧横向刚度公式中的计算高度进行修正，导出确定轴箱弹簧横向刚度计算式，理论值与试验值间的最大相对误差小于12％，满足工程应用要求。     

车辆变刚度弹簧组的"当量挠度法"疲劳试验方法研究

依据车辆承载弹簧的实际运用状态,提出采用"当量挠度法"对转向架变刚度弹簧组进行疲劳试验,以货车转8G、转K2和转K4型新型转向架为研究对象进行了理论分析,并确定了试验参数。研究结果和建议可供设计部门制定产品技术要求,主管部门修订相关标准时参考。     

新型货车转向架变刚度弹簧组的试验寿命估算及疲劳强度分析

针对运用中偶有发生的转K2型、转K4型、转K6型3种货车转向架变刚度弹簧组的断簧问题进行计算分析。试验载荷下的寿命估算表明:质量完好的这3种转向架变刚度弹簧组的各型弹簧的疲劳寿命均可达到3×106次;其中,转K2型转向架的减振内簧、转K4型转向架的减振外簧、转K6型转向架的承载外簧在对应的弹簧组中相对寿命较短。疲劳校核表明:转K2型、转K6型转向架各型弹簧能基本满足疲劳强度要求,校核结果与寿命估算所得的结果一致;转K4型转向架弹簧的校核结果与其所采用的试验方案有关系,现行试验方案下,校核所得的转K4型转向架减振外簧的疲劳强度相对最弱。分析认为,应该修正减振内簧的设计参数,从设计源头消除失稳及由此引发的其他问题;个别弹簧出现折断质量问题,主要原因是弹簧钢材质不够稳定,材料与产品的热处理工艺匹配不够完善。建议立项研究60Si2CrVAT材料的基础性能参数。     

TY550型空气弹簧静态刚度特性分析

空气弹簧作为铁道车辆悬挂系统的重要部件，其应用越来越广泛。为了满足市场的需求，铁道科学研究院机车车辆研究所成功研制了新型提速客车用TY550型空气弹簧。为了更好的了解TY550型空气弹簧的静态刚度特性，文章从试验研究和理论计算两方面对其进行了分析。     

基于变刚度弹簧模型的弓网动力学分析

针对刚性悬挂接触网,基于变刚度弹簧接触网模型,提出了高效可靠的弓网耦合动力学仿真方法,并将接触压力和接触压力频谱结果与有限元法获得的结果进行了比较。计算结果表明：速度小于120 km/h时,变刚度弹簧模型的计算结果与有限元模型的结果较为一致,同时变刚度弹簧模型具有建模简单,计算效率高的优点,适合用于地铁线路的弓网耦合动力学仿真与评价。     

不同激励频率下空气弹簧幅变特性研究

为验证所建立TPL-ASN空气弹簧模型的准确性,并研究激励幅值对空气弹簧动态特性的影响规律。采用基于TPL-ASN模型的自编空气弹簧动态特性仿真软件(ASDS),建立某高速动车组空气弹簧试验台模型,分析不同激励幅值下空气弹簧的动态特性,并将仿真计算的动刚度、阻尼比、阻尼和传递比与试验结果对比。结果表明,TPL-ASN空气弹簧模型能准确反映空气弹簧的非线性幅变特性;在中低频范围内,空气弹簧动刚度、阻尼比和阻尼的幅变特性较为明显,而在低频范围内激励幅值对空气弹簧动态特性基本没有影响;传递比的幅变特性在共振频率附近尤为明显,在中高频范围内较为复杂,在低频范围内影响较小。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板横向可靠度的计算方法研究

在无砟轨道建造和运营过程中存在着诸多不确定性,因而设计轨道结构时应使用可靠度理论计算分析结构的可靠性。应用可靠度理论分析时,在最不利状况下将轨道板视为一系列串联的全支撑宽轨枕。考虑列车荷载和温度梯度荷载两种主要荷载分别服从正态分布与威布尔分布,其荷载效应可分别按轨枕全支撑受力模式及Westgaard公式计算。考虑到荷载、抗力及计算模式的不确定性,假定了各参数的均值与变异系数,对轨道板横向宽轨枕单元的轨下截面和板中截面的可靠度分别进行了计算,其可靠度指标均满足结构可靠性要求。     

SW-160型客车转向架横向动力学性能改进研究

针对SW—160型客车转向架运用中横向动力学性能的现状，通过动力学计算分析提出了转向架悬挂参数的优化方案，并对采用新型小横向刚度空气弹簧的改造方案进行了室内现车动力学试验研究。试验结果表明，横向刚度与横向阻尼的适当匹配可以有效提高转向架的横向动力学性能。     

一系钛合金弹簧的应用研究

用轻质高强的钛合金弹簧取代传统的钢弹簧以便减重,这不仅要满足弹簧的使用寿命要求,而且要满足弹簧三向刚度及安装空间的要求。理论计算和试验均表明:钛合金弹簧三向刚度及安装空间可与原钢弹簧一致,疲劳寿命≥200万次,加工工艺也与原钢弹簧类似,只是具体控制指标有所差异,完全可以取代钢弹簧。     

连续刚构桥梁桩基模拟的六弹簧法研究

桥梁建模中常采用六弹簧法进行桩基模拟,该方法人为忽略了柔度矩阵中非对角线上元素,导致桥梁结构整体计算刚度偏大。文章提出以刚度矩阵形式准确施加桩基约束,并结合工程实例分析六弹簧法模拟偏差。结果表明六弹簧法模拟下的连续刚构墩底弯矩及地震响应结果偏差较大,荷载组合作用下墩底弯矩偏差达30%以上。建议采用刚度矩阵形式进行桩基模拟以得到更为准确的计算分析结果。     

螺旋圆弹簧加橡胶垫的横向刚度研究

提出了螺旋圆弹簧两端加橡胶垫情况下的横向刚度计算方法,当考虑一端橡胶垫刚度无限大时可获得螺旋圆弹簧一端加橡胶垫的横向刚度。计算结果表明,所计算的横向刚度值与试验值比较接近。对比研究发现,要获得与试验值接近的计算值,当单独计算圆弹簧的横向刚度时需要考虑刚度矩阵的修正系数,而计算螺旋圆弹簧加橡胶垫的横向刚度时则不宜考虑修正系数。     

空气弹簧节流孔非线性力学模型研究

基于流体力学、空气动力学和工程热力学等理论,建立了空气弹簧节流孔非线性力学模型1和模型2,以高速动车组用空气弹簧为例进行了不同节流孔直径下的动态特性仿真计算。利用空气弹簧垂向振动试验台进行了不同工况下的空气弹簧力学特性试验,对比仿真结果与试验结果,发现模型1更能反映实际空气弹簧的幅变特性和频变特性,该模型在不同节流孔直径下的空气弹簧特性与试验结果吻合得较好。     

边界条件对比例车体模态参数的影响

边界条件是结构进行模态分析的基础,不同的边界条件施加方式通过改变结构刚度影响结构模态参数。首先通过理论推导计算模态分析和试验模态分析的基本原理,然后对比例车体有限元模型建立5种可行的边界约束条件,计算分析知弹簧悬挂时比例车体前30阶固有频率与自由模态最大误差为0.02346%,边界条件4和边界条件5时固有频率最大误差分别为25.3386%和10.2383%,在试验模态中可用弹性悬挂模拟结构自由模态。对弹簧悬挂、弹簧杆悬挂和空簧支撑3种不同边界条件下的比例车体进行锤击模态试验分析,得出第3阶垂弯频率最大误差分别为2.545%、2.961%和4.812%,均小于误差允许值5%;利用模态判定准则(MAC矩阵)判定试验模态中结构固有频率的相关性,验证了边界条件对比例车体模态参数的影响。     

双层客车用空气弹簧参数计算与特性试验

本文介绍了双层客车用空弹簧装置的主要结构特征和主要技术特性参数。对空气弹簧垂直刚度、横向刚度进行了参数计算。给出了空气弹簧疲劳、破裂极限压力、气密性能、垂直刚度、横赂刚度特性试验结果及空气弹簧装置垂直刚度测试结果。总结了双层客车用空气弹簧研制的经验和体会，并提出了改进意见，为坦进一步研制高速客车用空气弹簧悬挂装置提供了理论和试验参考依据。     

空气弹簧沙漏式辅助弹簧的探讨

介绍了空气弹簧采用沙漏式辅助弹簧的结构特点。理论分析和试验结果证明,沙漏式辅助弹簧方案不仅可以有效降低空气弹簧的垂向刚度,而且还可以提高车辆在无气运行时的动力学性能。     

轴箱弹簧力学性能试验设计与研究

针对轴箱弹簧进行系统力学性能试验的问题,简要分析了一种轴箱弹簧结构,设计了一种改进型的静态、动态和疲劳性能试验方案,并与改进前方案分析比对,重点通过改进型方案研究了轴箱弹簧的垂向静刚度、横向静刚度、垂向动刚度、横向动刚度和耐久性能。研究表明:改进型方案结构设计合理,能提高试验数据的准确性,所测试的轴箱弹簧各项性能满足要求,且数据重复性较好,研究成果对轴箱弹簧类产品的研发和试验起一定指导作用。