针对某城市的快速地铁车辆一系钢圆弹簧频繁发生断裂问题,在分析处理各方面数据的基础上查找相关文献资料,结合现有研究成果拟从一系钢圆弹簧自身的性能参数入手,并考虑地铁车辆的运营环境、参数的随机因素及实际的工作状况,对一系钢圆弹簧进行建模并进行疲劳及可靠性分析。论文的主要内容包括下面几个方面:(1)以某城市的快速地铁车辆一系钢圆弹簧为原型,采用UG三维建模软件并结合相关数据对弹簧进行三维建模,为模拟弹簧实际工作状态添加了接触对。结合弹簧模型具体情况选取合适的网格类型进行网格划分并对网格质量进行评价,两种评价结果均表明网格质量较好。为了保证弹簧模型的准确性,对模型进行刚度校核,经计算分析得弹簧理论刚度与有限元分析计算刚度两者误差约为0.98%,符合工程要求。静强度计算得理论切应力与有限元分析最大切应力非常接近,且有限元分析得最大切应力位置点为弹簧内侧1.6圈附近,非常符合工程实际中一系簧遭到破坏的失效点大多为一至二圈位置处。(2)依据弹簧材料的S-N曲线及处理后的载荷谱文件,考虑地铁车辆人流量可能过大的因素在空载、满载及超载三种大工况的基础上增加超载加10%负荷工况,并结合轮轨波磨情况分析计算十六种工况下的弹簧最小疲劳寿命,根据结果发现轮轨波磨对弹簧的疲劳寿命影响极大,且在超载加10%工况下的最小疲劳寿命均严重降低,有的甚至不足十万公里,这与某城市地铁车辆一系簧发生断裂时有的甚至只行驶了九万多公里非常类似,因此怀疑地铁车辆的过载情况是导致一系钢圆弹簧经常处于超负荷工作直至过早发生失效的又一诱因。(3)考虑弹簧各参数的随机因素,将弹簧参数作为输入变量,最小疲劳寿命作为输出参数进行关联性研究,得到影响弹簧最小疲劳寿命的主要参数为簧丝直径。而后进行DOE试验设计探究弹簧各个参数与最小疲劳寿命之间的关系,并采用标准响应面法进行响应面分析,对响应面结果进行评价以确保其准确性。最后进行可靠性分析以便得到弹簧的最小疲劳寿命在各阶段的累积概率及方差水平。