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原文传递螺旋钢弹簧振动传递特性及隔振措施研究

论文题名：	螺旋钢弹簧振动传递特性及隔振措施研究
关键词：	车辆工程;减振装置;螺旋钢弹簧;橡胶垫;振动传递特性;动力学性能
摘要：	随着近年来轨道交通事业的快速发展，车辆的运行速度越来越高，车辆在轨道上运行时轮轨之间的冲击变得越来越剧烈，同时受激扰的频率也在不断增大，这些有害振动严重影响列车的安全性和舒适性，为了减小对车辆的有害振动，车辆上采用安装弹簧减振装置来缓冲和衰减振动。螺旋钢弹簧作为常用的起缓和振动的弹簧装置，然而螺旋钢弹簧能传递高频振动，而橡胶作为一种具有良好阻尼和吸振的材料，很多橡胶弹性原件常被用来作为车辆上的起衰减振动的减振装置。因此橡胶垫常与螺旋钢弹簧串联配套使用，所以研究螺旋钢弹簧的振动传递特性与橡胶垫的动力学特性以及钢弹簧蝉联橡胶垫的组合系统的动力学性能显得非常重要。这对解决车辆运行中遇到的实际问题，还有对车辆的参数设计都具有一定的帮助意义。　　本文基于ANSYS有限元软件，分别对螺旋钢弹簧、橡胶垫、螺旋钢弹簧串联橡胶垫组合系统进行了有限元分析，并用经验公式与试验结果做了对比研究，论文做了以下几方面的工作: 　　(1)建立了螺旋钢弹簧的有限元模型，对其进行了静态与动态分析，发现螺旋钢弹簧静刚度是随着载荷的增加逐渐增加的。螺旋钢弹簧的频变特性是存在的。螺旋钢弹簧本身的质量和其自振行为对螺旋钢弹簧的频变特性影响很大。当激振频率处于很小的水平时，螺旋钢弹簧动刚度和静刚度相差很小。当激振频率在共振频率前逐渐增大时，刚度随着频率的增加而减小，在激振频率接近反共振频率时，动刚度会变得很大。但是总体上看，螺旋钢弹簧的动刚度是随着频率的增加而增加。并与实验结果进行对比验证。　　(2)基于超弹性Mooney'-Rivlin本构模型与黏弹性模型prony级数建立了橡胶垫的粘弹性有限元模型，分析了橡胶硬度对橡胶垫垂向刚度的影响。分析了橡胶垫在不同频率下动刚度与阻尼的变化特性。发现橡胶垫的动刚度随着激振频率的增加而增大，在低频时动刚度增大很快，到高频时增大很慢，胶垫的阻尼随着激振频率的增加而减小，在低频时阻尼减小很快，到高频时减小很慢，在低幅值情况下，橡胶垫的动刚度和阻尼几乎不随激励幅值的变化而变化。　　(3)建立了螺旋钢弹簧串联橡胶垫组合系统的有限元模型，分析了组合系统垂向刚度的特性，并且将螺旋钢弹簧串联橡胶垫组合系统模型与螺旋钢弹簧有限元模型对比分析，发现组合系统的垂向刚度比螺旋钢弹簧要小，而且组合系统能降低螺旋钢弹簧的应力水平。　　(4)基于SIMPACK多体动力学软件建立了简易的车体加减振元件的模型，分析了不同频率下，螺旋钢弹簧与螺旋钢弹簧串联橡胶垫组合系统的振动传递特性。证实了螺旋钢弹簧串联橡胶垫组合确实能衰减螺旋钢弹簧传递的高频振动。
作者：	邓胜文
专业：	车辆工程
导师：	池茂儒
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文