铁道车辆一般采用二级减振系统,并且在悬挂系统中采用了大量橡胶件,其中大多数橡胶件,如空气弹簧、止挡、轴箱橡胶弹簧等,都具有非线性特性,具体表现为悬挂参数的频变与幅变现象,传统的车辆动力学计算中通常将大多数橡胶件简化为一个线性的弹簧-阻尼单元,并未考虑其非线性特性的影响。本文首先对某车辆线路实测加速度数据进行了分析,掌握了实际运行中的非线性振动现象。然后,建立了二自由度1/4车辆的垂向振动非线性数学模型,考虑了三次多项式拟合的空气弹簧非线性模型。采用增量谐波平衡法(IHB)分析了此系统在单频激励下的激励幅值、二系垂向阻尼、非线性刚度对其主共振的影响。结果表明,在二系垂向阻尼较小、空气弹簧的三次非线性刚度较大或激励幅值较大等情况下,系统的幅频曲线会向右倾斜产生跳跃现象,增大空气弹簧的二次非线性刚度可以使系统的幅频曲线向左倾斜,增量谐波平衡法可以较为清楚地表现出各阶次谐波的贡献量。采用多尺度法对此系统的亚谐共振、超谐共振与内共振、组合共振现象进行了分析。对于亚谐共振,其产生是有条件的,增大二系悬挂垂向阻尼,降低二次或三次非线性刚度、降低激励振幅可以阻止1/2次或1/3次亚谐共振的产生;超谐共振的产生没有多余的限制条件,增大二系垂向阻尼,降低激励幅值,降低二次或三次非线性刚度可以降低2次或3次超谐共振的幅值;对于内共振,在单频激励下,同时具有二次、三次非线性刚度的系统,当系统某两阶固有频率比为2或3时可能产生内共振;对于组合共振,在多频激励下,即使激励频率远离系统固有频率,仍旧会产生长期项。建立了考虑弹性车体的整车垂向振动模型。分析了系统在浮沉、点头以及组合激励工况下的振动特性,在浮沉、点头工况计算结果中再现了其主频的倍频现象,说明采用三次多项式对空气弹簧刚度进行拟合具有一定合理性,组合激励的计算结果表明在非线性系统中,组合激励的频率成分比线性系统的频率成分要多得多,并且有可能在激励频率远离系统弹性模态频率或刚体模态频率时激发该模态。