随着我国铁路运输事业的快速发展,对铁路线路养护质量的要求也越来越高,在以动力稳定车为代表的大型养路机械设备设计过程中,转向轴箱弹簧作为缓冲装置之一,在连接、定位、减振和缓冲等方面起着至关重要的作用。其可靠性已成为保证铁路列车运输安全的重要因素。但是近年来,动力稳定车轴箱弹簧断裂的事件时有发生,且大部分断裂发生在支撑圈与有效圈之间。此外,车轮与轨道之间的摩擦属于干摩擦,在运行过程中摩擦与受力特性直接影响到大型养路机械运行的平稳性,特别是WD-320动力稳定车在运行过程中,当速度达到70km/h后,会出现明显的晃车现象,给运行安全造成很大的安全隐患。针对以上问题,本文开展了以下研究。首先,介绍了动力稳定车转向架的结构及工作原理,对动力稳定车转向架的设计参数进行了选择,并分析了其转向架的性能特点。其次,对动力稳定车轴箱弹簧进行了参数化建模设计。针对晃车现象的分析结果,将弹簧上下两端各切除四分之三卷,使上下两端成为平面,这不仅提升了承载性能,还使得弹簧在轴箱座上更加平稳,减少了偏离载荷。此外,由于切除的长度大于一个簧条直径,因此在弹簧端头加装弹簧支撑圈以补偿所切除部分的长度。然后,基于ANSYS软件对所设计的动力稳定车轴箱弹簧进行了力学分析。分别对弹簧支撑面施加空载和满载两种载荷,结果显示所设计的轴箱位单卷弹簧符合弹簧钢的剪切应力要求;同时分析了支撑圈与有效圈的不同间隙对承载的影响,研究发现当间隙为4mm时,弹簧的形变量、XY剪切应力及总应力均最小;此外,仿真分析了弹簧模态,得到了弹簧前六阶模态,弹簧的一阶模态频率为18.124Hz,大于正常工作状态下激振频率15Hz,因而系统可正常工作。最后,建立了车轮-轨道模型,通过ANSYS的应力与应变分析可知,最大接触应力在轨道顶部,车轮与轨道磨损也在此处。此外,轨道腰部是一个应力中心,这个部位未出现接触,但是由于应力的反复作用,将会出现脱裂。通过以上的研究,对动力稳定车轴箱弹簧有了深入的认识,并提出了加强结构性能的措施,以达到如今高速动力稳定车的要求。此外,所建立的车轮-轨道模型可为下一步的研究,如柔性轨道轮轨接触蠕变问题、阻尼轮设计、轮轨噪声分析等奠定基础。上述研究对于提高整列动力稳定车的安全性、稳定性、舒适性具有重要意义。