一系螺旋弹簧动态刚度对车辆-轨道耦合振动的显著影响

本文主要探讨了一系螺旋弹簧在车辆-轨道耦合振动中的关键作用，特别是在提升悬挂系统隔振性能方面的影响。研究者首先建立了一个精确的力学模型来表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧的波动特性，采用动刚度矩阵法进行求解。这种方法能有效地处理弹簧随频率变化的动态刚度问题，发现当频率达到一阶模态振动频率后，弹簧刚度值会发生显著的103级变化，这一结果与有限元模型的结果相吻合。 通过将弹簧的刚度频变特性引入到基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型中，研究者对比分析了考虑一系螺旋弹簧动态刚度变化前后车辆动力学性能的差异。实验结果显示，动态频率特性使得轮轨激励传递到构架的振动位移显著增加，接近1，而对车体的传递则提升到了极低水平，大约在10^-3左右。这意味着一系螺旋弹簧对车轮与构架之间的振动传输具有重大影响，但对车体振动的影响相对较小。 在整车车辆-轨道动力学计算中，尽管对轮轨振动的影响相对有限，但车体与构架的高频振动能量却有所上升。因此，考虑到实际车辆的振动控制，提升一系螺旋弹簧的自振频率和减小动刚度变化幅度对于降低车辆振动显得尤为重要。研究结果对于理解和优化车辆悬挂系统的性能设计具有重要意义，为降低车辆在运行过程中产生的振动和冲击提供了理论依据。 关键词：一系悬挂、螺旋弹簧、动刚度矩阵法、刚度频变特性、车辆-轨道耦合振动。本研究不仅深化了对车辆动力学行为的理解，也对工程实践中的悬挂系统设计提供了有价值的技术支持。