随着国民经济和科学技术的快速发展,高速动车已经成为客运系统中必不可少的一部分。作为轨道车辆二系悬挂中的关键部件,空气弹簧对车辆的安全性和舒适性有着极为重要的影响。并且,随着一带一路战略的实施,中国高铁走出国门,必然会面对更多的考验,在高寒高海拔地区,恶劣的环境会对空气弹簧的性能产生严重影响。为此,必须研究低温条件下空气弹簧的力学特性,以保障车辆高速运行时的安全与舒适。本文利用有限元方法,分析了空气弹簧在低温下的静力学特性,主要研究内容如下:(1)介绍了空气弹簧的发展历程和研究现状,详细阐述了空气弹簧的分类和工作原理等基础知识。(2)讨论了计算时存在的一些非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和接触非线性,以及这些问题在有限元软件中的解决办法。(3)利用有限元软件建立空气弹簧有限元模型,并通过改变空气弹簧橡胶材料及帘线材料的参数计算其在低温条件下的垂向静刚度与横向静刚度,发现随着温度下降,空气弹簧垂向静刚度不断增加,并且在25℃到-20℃之间增加幅度较小,-20℃到-40℃之间增加幅度较大,而相比于垂向刚度,空气弹簧横向静刚度的变化更加剧烈,增幅更大。(4)分别研究了橡胶材料和帘线材料单独对空气弹簧低温时静力学特性的影响,分析了材料参数改变影响静力学特性的原因,发现改变材料参数在一定程度上影响了空气弹簧的有效承载面积,由于有效面积及气囊内压的影响,只改变橡胶材料时,随着温度下降,空气弹簧的垂向静刚度先降低后增加。(5)总结了帘线角度、附加空气室容积、应急橡胶堆等因素对低温条件下空气弹簧静力学特性的影响,发现在低温条件下,附加气室容积增大,空气弹簧垂向静刚度增大,并且会降低空气弹簧垂向静刚度对温度变化的敏感度,增加其垂向静力学特性的稳定性;随着帘线角度增加,空气弹簧的横向刚度先增加后减小,在帘线角度为16°时最大,在64°时最小。通过上述分析,本文总结了低温下空气弹簧的静力学特性的改变规律,为改善低温条件下空气弹簧性能提供了一些有价值的参考。