王 俊，孙海燕，程海涛，谭 方，常 浩，朱泓吉

（1.湘潭大学，湖南 湘潭 411100；2.株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007）

橡胶一系弹簧是轨道车辆重要的减震部件，安装于轴箱与构架之间，主要起垂向弹性支撑作用，并传递纵向牵引或制动载荷和横向导引作用。橡胶一系弹簧需要缓冲线路对轮对的冲击载荷，由于长时间进行周期振动可能会产生疲劳破坏，因此疲劳寿命是橡胶一系弹簧设计需关注的重点。

1 某型橡胶一系弹簧结构及主要技术要求

橡胶一系弹簧由带锥度的金属件与橡胶硫化而成。某型橡胶一系弹簧初始结构如图1所示，由金属外锥体、橡胶、金属内锥体组成，可通过调整金属件角度满足不同刚度要求。由于橡胶弹性模量很小，二期内部损耗大，因此振动衰减快。橡胶的此种特性提高了一系弹簧的减震性能[1]。

图1 某型橡胶一系弹簧初始结构示意

该型橡胶一系弹簧主要技术要求为：在（28±3） kN垂向载荷下的垂向静刚度值为2.5×（1±15%） kN·mm-1，满载时最大垂向变形控制在23 mm以内，300万次疲劳试验后刚度变化率小于20%，装车运行达到200万km以上。虽然这种初始结构更易于进行硫化处理，但是应变过大且由于橡胶鼓出引起的应力集中而导致其疲劳寿命大大缩短。

2 结构优化与分析

2.1 结构优化

为了改善初始结构刚度与疲劳性能，根据试验数据与有限元分析对初始结构进行了优化，优化结构见图2。对铁件角度进行了调整以改善刚度性能，更改了橡胶型面，以解决应变过大与应力集中问题。……