随着我国铁路即将跨入世界高速铁路的行列,铁路货车转向架弹簧的设计加快了步伐,从2000年起,铁路货车转向架由转8A到转8G,再从转K2到转K4,直到今年的转K6开始大量投入生产,只用了短短5年时间。可见货车改进和更新的速度是很快的。然而,车辆弹簧的设计方法有些难以适应这种变化速度。 按照目前国内的设计,弹簧按照许用静应力设计。然而它的主要失效形式是疲劳断裂。在基本设计参数确定了以后,没有很好的约束几个制造误差的综合效应,还有,对于工作应力计算不够精确的地方,在生产厂家大量生产的时候,出现了一些疲劳抽检不合格的现象。另外,疲劳试验的标准也难以适应现在的二级刚度弹簧的现状。 在弹簧材料和强化工艺正常的情况下,进行疲劳试验,弹簧总是在特定的部位发生疲劳断裂,本文试图通过以转K2弹簧的应力分析,找到弹簧在疲劳试验以及在实践中,失效的敏感位置,难以达到预期寿命的原因以及误差的大小。通过利用经典公式和方法的计算,把过去设计校核中忽略的载荷偏心、制造误差的因素加以检查,实际上,弹簧在承受载荷时并非理想的那样,各个工作圈的应力分布是均匀的,在两端接近支承圈的位置应力分布最高,最中间位置的应力大小和传统公式接近,而应力最大的接近支承圈的区域,应力比传统公式中计算出来的要高7～8%,这个计算结果比较接近实际试验中出现的情况。 按照公式计算出弹簧应力最大的点应该在接近支承圈的内侧,实际情况是在这个点产生疲劳裂纹源的失效弹簧只占总的失效弹簧数量的25%,更多的情况是:裂纹源出现在与支承圈接触的部位,于是本文又利用有限元方法进行计算,结论是:接触区的应力比增加了载荷偏心、制造误差带来的应力还要大。