压缩弹簧广泛应用于高速列车车下设备及装置的连接悬挂,作为一种重要的缓冲连接零件,其结构安全与性能稳定受到研究者的广泛关注。弹簧在长期工作中失去其原有功能的现象时常发生,其中长期承受压缩、交变载荷下累积疲劳损伤并发生弹性松弛是其主要失效形式,对悬挂结构安全与稳定有严重影响。国内CRH5型动车组的驱动电机采用压缩弹簧弹性悬吊于车体下方,弹簧的疲劳性能与弹性松弛特性与列车驱动装置的安全密切相关,分析悬吊弹簧的失效特性与承载能力对列车运行维护有重要意义。本文以CRH5型动车组牵引电机悬吊弹簧为研究对象,基于仿真分析与疲劳试验得到弹簧的受力特性,进行了弹簧疲劳与弹性松弛性能的分析,主要研究内容如下:(1)参考相关设计标准分析弹簧设计参数,使用三维扫描与逆向工程系统复原了悬吊弹簧的几何模型,基于几何模型在ABAQUS中建立了弹簧有限元计算模型;根据螺旋弹簧受力理论,设计坐标变换程序,提出了一种通过子程序提取及MATLAB计算分析指定截面应力分布的方法。(2)对弹簧进行有限元仿真与静载试验,分析了弹簧在轴向载荷及横向载荷下的变形状态与刚度特性;计算了弹簧承受电机载荷下的振动模态;分析弹簧接触圈与有效圈受力,提取弹簧计算应力,利用坐标变换法分析弹簧工作圈最大受力截面应力水平及其沿弹簧几何旋绕的分布规律和形成原因,并同接触应力进行比较确定最大受力。(3)根据列车实际参数在SIMPACK中建立了单节车的刚柔耦合多体动力学模型,以实际线路工况为条件进行动力学仿真,获取了弹簧载荷响应与牵引电机振动特性及载荷分布。通过时域与幅频分析对弹簧受载与电机振动进行了分析比较,并将动力学计算获得的时域载荷作用于弹簧有限元模型,实现瞬态应力分析。(4)对弹簧设计参数进行强度校核,通过修正系数法由材料S-N曲线得到弹簧结构S-N曲线,利用雨流计数法统计弹簧最大应力载荷谱,基于线性累积损伤准则计算弹簧疲劳损伤,对弹簧进行疲劳试验研究。结果表明:疲劳试验的等效损伤远超弹簧工作载荷下的全寿命服役损伤。分析弹性松弛特性的发生机理,对服役弹簧设计循环加载试验分析弹簧刚度及形变的稳定性,通过试验结果判断弹簧松弛下限,改变动力学模型悬挂参数模拟弹簧刚度下降特征,分析其对驱动装置的影响,计算结果显示弹性松弛产生的性能变化未对行车安全及稳定造成影响。