铁路车辆专用圆柱螺旋压缩弹簧CAD
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摘要
为了减少列车运行产生有害车辆的振动，铁路车辆必须设有缓和衰减机械振动的弹簧悬挂装置。弹簧悬挂装置对车辆运行是否平稳舒适，能否顺利通过曲线并保证车辆安全运行起着重要作用，尤其是在当前铁路运输需要重载提速的情况下，弹簧悬挂装置的作用更为重要。铁路车辆用弹簧的种类虽多，但最常用的还是簧料截面为圆形的螺旋弹簧。对于铁路车辆专用螺旋圆弹簧的设计，铁道部制定了详细的技术标准和规范文件，但是采用手工设计与验算显得十分繁琐，计算量大，因此开发了铁路车辆典型零件“圆柱螺旋压缩弹簧”专用CAD软件，对于合理设计其结构尺寸，选择适宜的结构参数，提高设计效率和设计质量具有十分重要的现实意义
论文叙述了所开发的铁路车辆典型零件“圆柱螺旋压缩弹簧”专用CAD软件的主要设计思想和设计流程，并给出一些源代码和例子。该软件具备以下主要功能：
1、根据圆柱螺旋压缩弹簧的结构尺寸公式及铁道部制定的相关技术规范文件，在VC++环境下编制程序，实现一级刚度单卷弹簧、一级刚度双卷弹簧、不等高两级刚度弹簧组的结构尺寸设计，并将合理的设计结果保存到数据库相应的数据表中。
2、根据相应数据库表中保存的弹簧结构尺寸参数，在CAXA环境下绘出弹簧的三维实体造型，以直观的反映设计结果，给人以深刻的印象，并为评价和分析设计提供便利。
3、在MATLAB环境下调用相应的数学函数库和图形库对设计的弹簧进行分析，绘制弹簧加载后系统的速度-时间响应曲线、速度-位移响应曲线、阶跃响应曲线、脉冲响应曲线、增益-频率响应曲线和相角-频率响应曲线，根据曲线来分析系统的各项性能。
Complex mechanical vibration will be generating when the rolling-Stock is running on the railway. To control the vibration , the rolling-stock must have the spring suspension device to limit the mechanical vibration and insure the rolling-stock running safety and improve the travel comfort especially in high speed and heavy load transportation case. There are many kinds of spring in spring suspension devices, but the most used spring in rolling-stock is cylindrical spiral spring. China Railway Department have made out related technical standard and document to analysis and design it though it is touch and hard job to design the cylindrical spiral spring by manual. So it is urgent necessary to develop a special CAD software.
In this paper, the design thought and flowchart of special railway spring suspension CAD software has been deeply described and some resource codes and instances have been inserted. Main functions are as follow:
1) According to the formula of spring and related technical standard and document, Parameter computation of spring suspension has been carry out in the visual C++ environment and the result have been saved to data base .
2) The 3D model of spring suspension has been constructed by CAXA platform which parameters come from the data base we saved in the first part. It really provides convenience to evaluate and optimize the design result.
3) Vibration analysis has been fulfilled by calling some math libraries and graphic libraries in MATLAB to plot graphics such as Velocity-time, displacement-velocity, step response, impulse response, gain-frequency and phase-frequency. We can know the capabilities of the spring system from the graphics.
论文叙述了所开发的铁路车辆典型零件“圆柱螺旋压缩弹簧”专用CAD软件的主要设计思想和设计流程，并给出一些源代码和例子。该软件具备以下主要功能：
1、根据圆柱螺旋压缩弹簧的结构尺寸公式及铁道部制定的相关技术规范文件，在VC++环境下编制程序，实现一级刚度单卷弹簧、一级刚度双卷弹簧、不等高两级刚度弹簧组的结构尺寸设计，并将合理的设计结果保存到数据库相应的数据表中。
2、根据相应数据库表中保存的弹簧结构尺寸参数，在CAXA环境下绘出弹簧的三维实体造型，以直观的反映设计结果，给人以深刻的印象，并为评价和分析设计提供便利。
3、在MATLAB环境下调用相应的数学函数库和图形库对设计的弹簧进行分析，绘制弹簧加载后系统的速度-时间响应曲线、速度-位移响应曲线、阶跃响应曲线、脉冲响应曲线、增益-频率响应曲线和相角-频率响应曲线，根据曲线来分析系统的各项性能。
Complex mechanical vibration will be generating when the rolling-Stock is running on the railway. To control the vibration , the rolling-stock must have the spring suspension device to limit the mechanical vibration and insure the rolling-stock running safety and improve the travel comfort especially in high speed and heavy load transportation case. There are many kinds of spring in spring suspension devices, but the most used spring in rolling-stock is cylindrical spiral spring. China Railway Department have made out related technical standard and document to analysis and design it though it is touch and hard job to design the cylindrical spiral spring by manual. So it is urgent necessary to develop a special CAD software.
In this paper, the design thought and flowchart of special railway spring suspension CAD software has been deeply described and some resource codes and instances have been inserted. Main functions are as follow:
1) According to the formula of spring and related technical standard and document, Parameter computation of spring suspension has been carry out in the visual C++ environment and the result have been saved to data base .
2) The 3D model of spring suspension has been constructed by CAXA platform which parameters come from the data base we saved in the first part. It really provides convenience to evaluate and optimize the design result.
3) Vibration analysis has been fulfilled by calling some math libraries and graphic libraries in MATLAB to plot graphics such as Velocity-time, displacement-velocity, step response, impulse response, gain-frequency and phase-frequency. We can know the capabilities of the spring system from the graphics.
引文
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[11] http://members.net-tech.com.au/alaneb/tutorial.html
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