高铁牵引装置弹性吊杆是高铁组成的关键部件之一,能够缓和冲击,使车辆运行平稳,对保障车辆安全运行起到极其重要的作用。而由于我国高铁技术起步较晚,弹性吊杆的性能不能满足要求,尤其是疲劳寿命严重达不到要求,从而目前仍需从国外大量进口。因此,本文研究的主要内容是通过有限元分析优化弹性吊杆结构并对其热处理与喷丸强化工艺进行详细研究,以满足弹性吊杆的综合性能要求,以期加快我国高铁完全国产化的进程。本文所研究的弹性吊杆结构系CRH380型高速动车组。首先通过三维软件Solidworks建立弹性吊杆模型,利用有限元分析软件Workbench进行了静力学和动力学分析,并对弹性吊杆结构进行了优化。结果表明:所设计的弹性吊杆结构满足静强度要求,且优化后满足了安全要求。对弹性吊杆的热处理工艺进行了研究。结果表明:奥氏体晶粒的临界粗化温度为910℃;与其它温度相比,在880℃淬火时形成的马氏体明显致密,且强度和硬度均达到峰值;硬度随回火温度的升高逐渐降低,而屈服强度和抗拉强度随回火温度的升高的变化趋势均是先升高后降低的;当回火温度为460℃时,屈强比最大,性能最佳。最终确定了弹性吊杆的最佳热处理工艺,即在880℃加热保温1 h后油冷,在460℃加热保温2 h后空冷。对弹性吊杆的喷丸强化工艺进行了研究。结果表明:各喷丸工艺参数即喷丸时间、喷射压力和喷射角度均对残余应力场有较大影响,而喷射角度对表面粗糙度的影响较小;喷丸10 min后工件表面残余压应力基本趋于饱和且表面粗糙度值最小。进一步研究了喷丸处理对工件疲劳性能的影响,研究发现,喷丸处理后,工件的疲劳寿命得到大幅度的提高,最大提高了88.7%;喷射压力越大,工件的疲劳寿命越大。最终制定的喷丸工艺是喷射角度为90°,喷丸时间为10 min,喷射压力为6 bar,以保证弹性吊杆获得最大的疲劳寿命。基于有限元软件ABAQUS采用显示动力学算法模拟了喷丸过程。通过与喷丸试验结果对比发现,得到的残余压应力场变化规律一致,且最大误差仅为8.9%。因此,在试验条件有限的情况下,可以利用有限元模型来模拟喷丸过程中残余应力的影响规律,为实际生产提供有效的理论依据。