机械工程学报

作者：杨逸凡, 陈是扦, 王开云, 肖绯雄, 马呈祥

单位：1. 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室 成都 610031;2. 中车大同电力机车有限公司 大同 037038

关键词：重载机车,一系钢弹簧,结构优化,车轮多边形磨耗,模态共振；

基金：国家自然科学基金资助项目(51825504, 52005416)。

某型重载机车一系钢弹簧频繁断裂，严重威胁了车辆运行稳定性和安全性。为此，建立考虑一系钢弹簧和轮对柔性的重载机车动力学模型，从模态共振和动应力的角度对一系钢弹簧关键参数进行优化分析，形成一套优化方案；此外，开展现场跟踪试验，对优化方案的实际效果进行验证。理论分析结果表明：一系钢弹簧的一阶垂向压缩模态频率(f1)对簧丝直径和弹簧中径的变化较敏感；当f1与车轮多边形磨耗激振频率接近时，易发生模态共振，使钢弹簧的加速度和动应力显著增加；最终优化后钢弹簧的f1为107 Hz，较好地规避了车轮多边形磨耗激振频率。试验结果表明，优化方案可显著降低钢弹簧等效应力。研究结果可为钢弹簧结构设计及优化提供重要参考。

来源：2025年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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