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铁路车辆必须设有缓和衰减机械振动的弹簧悬挂装置,以减少列车运行产生有害车辆的振动。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,尤其在当前铁路运输重载提速的情况下,弹簧悬挂装置的作用更为重要。铁路车辆用弹簧的种类很多,目前国内最常用钢弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。橡胶弹簧具有单位容积量较大,比重小的优点,并且能消除高频振动,改善振动性能。由于其刚度可变,用在轴箱弹簧悬挂装置上,就可得到纵、横向不同的定位刚度。橡胶弹簧不但具有非线性的工作特性,可以改进运行性能,不需另设摩擦式减振器,而且橡胶弹簧制造成本低,维修保养费用少,节省了大量金属弹簧,经济效果显著,因此橡胶弹簧在铁路机车车辆上的运用潜力巨大。 但是目前对于铁路车辆专用橡胶弹簧的设计,在国内还不够成熟,采用手工设计与验算显得十分繁琐,计算量大,因此开发铁路车辆专用“锥形橡胶弹簧”的三维参数化CAD系统,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,具有重要的现实意义。 本论文叙述了基于SolidWorks软件平台所开发的铁路车辆专用锥形橡胶弹簧CAD系统的主要设计思想和设计流程,并给出一些源代码和应用实例。该CAD系统具备以下主要功能: 1、根据锥形橡胶弹簧的外在受力情况和设计约束,在Visual Basic环境下编制程序,实现锥形橡胶弹簧的结构尺寸设计。 2、根据上述计算所得的锥形橡胶弹簧结构尺寸参数,绘出弹簧的三维参数化实体模型,以直观地反映设计结果,为评价和分析设计提供便利。 3、调用相应的MATLAB数学函数库和图形库,对设计的橡胶弹簧进行振动分析,绘制弹簧加载后系统的阶跃响应曲线、脉冲响应曲线、增益-频率响应曲线和相角-频率响应曲线,根据曲线来分析橡胶弹簧系统的各项性能。