转向架结构振动是高速列车振动的主要来源之一,与传统普速列车相比,高速下轮轨激励的频率更高,高频振动传至转向架,局部的异常振动还可能会造成相关零部件的结构疲劳,降低其使用寿命。高频振动进一步经转向架传至车体,加剧了高速列车的噪声问题,影响乘坐舒适性。转向架系统的高频振动对高速列车的行车安全与乘坐体验的影响不可忽视,其高频振动传递特性亟待重视,本论文以国内CRH3型动车组的动车转向架为研究对象,建立了转向架系统的高频振动有限元分析模型,研究了整个转向架系统内的高频振动传递特性,初步探究了不同传递路径下的高频振动传递特性和关键悬挂部件材料参数的影响,并以此分析了控制转向架高频振动的措施。研究成果对掌握和优化高速列车转向架系统高频振动特性具有重要意义。论文主要工作和结论如下:(1)基于非接触式三维激光测振仪,测试了构架中高频的模态特性,尤其是构架的局部结构振动特性。基于有限元法,建立了构架的有限元模态分析模型,结果表明,在测试识别出的模态中,预测的振型和模态频率与上述测试结果基本吻合(模态频率最大误差为4.6%)。(2)测试了一系、二系关键悬挂部件(包含一系垂向减振器,一系内外圈钢弹簧、转臂节点和牵引拉杆)的高频振动传递特性。基于有限元法,考虑悬挂部件自身结构振动,建立了各悬挂部件高频振动分析的有限元模型,数据对比表明,悬挂部件仿真模型预测的传递函数与测试结果基本吻合。(3)在构架和悬挂部件高频分析有限元模型的研究基础上,基于有限元法建立了转向架系统的高频振动传递特性分析模型,分析频率为0~1000 Hz,模型中考虑轮对、轴箱、构架、枕梁的柔性模态和悬挂部件的结构振动。测试了同型转向架装配状态下的局部传递函数和稳定运行状态下的测点响应,与预测结果对比显示,仿真模型的预测结果与测试结果基本吻合。(4)基于上述转向架系统模型,计算其不同传递路径下的传递函数与贡献量。转向架系统一系悬挂内不同传递路径的振动传递特性和贡献量结果显示:一系垂向减振器路径的振动传递作用主要体现在620~675Hz和955~980Hz两个高频段;钢弹簧路径以传递500~1000Hz的高频振动为主;转臂路径上小于290 Hz振动的衰减性较好,以290~970Hz中高频段的传递率较大。相较而言,一系路径上振动传递最显著的是转臂路径。二系悬挂内的预测结果显示:二系横向减振器路径上的振动传递作用主要体现在300Hz附近的中频段和555Hz、700~770Hz的高频段,峰值突出但不密集,总体衰减性较好;305~415Hz的中频段是二系垂向减振器路径上的主要振动传递频段,555Hz、745Hz附近的高频段也存在较大传递,305Hz以下的低频衰减性较好;抗蛇行减振器路径上300Hz、700Hz、745Hz和970Hz附近的传递效果最为显著,峰值突出但不连续分布;牵引拉杆在500~849Hz的中高频段存在密集峰值;抗侧滚扭杆路径振动传递主要频段为200~449Hz,740~976Hz。相较而言,二系路径振动传递最显著的是抗侧滚扭杆路径。(5)为优化传递路径的高频振动传递特性,针对一系、二系路径振动传递贡献量最为显著的转臂路径和抗侧滚扭杆路径,进行了参数优化,具体包括转臂节点橡胶参数、抗侧滚扭杆橡胶节点参数。结果表明,在动力学性能允许的范围内,减小转臂和侧滚扭杆节点橡胶材料的弹性模量和增大其阻尼比,均能有效降低相应的振动传递。