随着铁路货车技术向着快捷与重载的目标不断发展,在保证运输效率的同时确保列车安全运行是重中之重的任务。缓冲装置是铁路货车基础设备,它是降低车辆间纵向力、吸收冲击动能、减轻车辆间振动的一种机械装置,它的性能表现是制约铁路货车速度和载重进一步提高的关键之一。铁路货车缓冲装置在检修中呈现出零件表面磨耗严重、零件间卡滞、卡死等问题,反映在列车运行中既是车辆间纵向力缓解不良、车钩力较大致使车钩内部零件出现裂缝甚至车钩产生断裂,导致列车脱轨等安全事故的发生。因此,对缓冲装置的设计和研究不仅仅是关系到铁路安全问题,更关系到铁路货车技术未来的发展趋势。本文从以下四个方面对铁路货车缓冲装置性能预测进行了研究:1.对缓冲装置结构进行分析,推导出缓冲器理论特性公式,明确了摩擦系数为缓冲器性能的重要影响因素;分析了缓冲器刚性段的成因,为缓冲装置性能研究提供了方向和侧重点。2.基于Recur Dyn多体动力学仿真平台对缓冲装置进行动力学仿真试验,通过落锤试验验证了缓冲器模型的可靠性,仿真模型试验结果与现场试验数据相比,阻抗力平均值误差1%;进行缓冲装置的调车编组冲击试验和列车运行状态下缓冲装置性能试验,仿真结果显示缓冲器的性能曲线与其内部的摩擦系数强相关。3.针对缓冲装置出现的磨耗严重、复位不足等问题,进行了刚柔耦合多体动力学分析,动应力云图表明摩擦机构中存在接触力分布严重不均,楔块和固定斜板内部存在应力集中现象,可能导致摩擦零件间磨耗过度;弹簧受动应力作用时,其簧圈内侧应力比外侧大,且弹簧端部与有效圈连接处产生较大应力,端部与支撑座和箱体的接触面上接触力分布集中。4.基于Recur Dyn Auto Design模块对缓冲装置摩擦机构进行多目标设计优化,以摩擦机构4个摩擦面参数为设计变量、以优化缓冲装置性能曲线为目标。设计研究发现楔块与固定斜板摩擦面上的动、静摩擦系数对缓冲器性能影响较大;通过离散拉丁法采样与协同克拉格法得出优化模型的参数组合,仿真验证试验结果表明阻抗力特性曲线有明显改善,最大阻抗力下降11.53%,行程上升了2.5%;该优化结果对缓冲装置摩擦机构内部零件间应力与接触力集中等问题也有改善作用。论文首次将多体动力学仿真技术用于研究铁路货车缓冲器性能预测,仿真模型经过了试验验证,为铁路车辆产品关键复杂部件的优化设计提供了一种新技术。