鐵道車輛輪對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用

隨著機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、規(guī)格、生產(chǎn)率等的要求越來(lái)越高，在設(shè)計(jì)中，先進(jìn)技術(shù)的采用成為必要。CAD/CAE技術(shù)作為一種現(xiàn)代技術(shù)，在車輛車道輪的設(shè)計(jì)、制造中廣泛應(yīng)用。鐵道車輛的設(shè)計(jì)、制作工程復(fù)雜，程序繁多，需要建模的準(zhǔn)確，車輛輪尺寸的精確、模型的設(shè)計(jì)、零件的裝配等過(guò)程都需要CAD/CAE技術(shù)的輔助，使之設(shè)計(jì)精確，提高建模效率，降低建模錯(cuò)誤率，確保鐵道車輛輪生產(chǎn)的規(guī)格化，進(jìn)而提高鐵路的工作效率。

1、 CAD/CAE技術(shù)概述

在20世紀(jì)70年代末，在機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)中結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，兩者的相互結(jié)合產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design），簡(jiǎn)稱CAD。CAD技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)軟件為工具，例如UG、Solidworks,對(duì)實(shí)物進(jìn)行模擬制作，利用仿真模擬展現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外形等，即是利用計(jì)算機(jī)繪制、設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品及工程。計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)（Computer Aided Engineering）,簡(jiǎn)稱CAE技術(shù)，是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的新的設(shè)計(jì)技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)軟件，例如MARK,求解分析產(chǎn)品及工程的結(jié)構(gòu)性能。

目前，CAD/CAE技術(shù)在機(jī)械、建筑、電子等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是一個(gè)效率高、綜合性強(qiáng)的高新技術(shù)。利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)建模的過(guò)程進(jìn)行有效的記錄，可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)理念、型號(hào)而改變參數(shù)，改變、修改模型的尺寸，并保持零件之間的關(guān)聯(lián)性，這樣就使設(shè)計(jì)的程序簡(jiǎn)單化，對(duì)數(shù)據(jù)的利用更全面。在工業(yè)方面的應(yīng)用，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間，對(duì)于尺寸、模型、規(guī)格的計(jì)算更為精準(zhǔn)。在鐵道車輛輪設(shè)計(jì)方面，需要利用CAD/CAE計(jì)算機(jī)軟件，建立車輛輪的三維模型，對(duì)車輛輪的幾何尺寸進(jìn)行分析，建立參考數(shù)表，依據(jù)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)。同時(shí)，利用CAD/CAE技術(shù)，對(duì)于鐵道車輛輪的結(jié)構(gòu)、受力分布等進(jìn)行分析計(jì)算，建立車輛輪的計(jì)算模型，在設(shè)計(jì)、制作中提高制作精度、增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量。

2、 鐵道車輛輪對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用

2.1、在多維繪圖中應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)

在鐵道車輛輪的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)、圖形的繪制需要需要占據(jù)大量的時(shí)間，是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，對(duì)數(shù)據(jù)的精確，圖形繪制的標(biāo)準(zhǔn)具有較高的要求。利用CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行圖形的設(shè)計(jì)，建立三維建模，繪制模擬實(shí)體的三維圖形。在多維圖形的繪制中，首選需要選擇適合且功能較多，以交叉繪圖為主的工作軟件，例如3D—MAX等，繪制不同的圖形，從不同的截面設(shè)置參數(shù)，確保參數(shù)的準(zhǔn)確，圖形比例的合理。例如，在繪制某一種型號(hào)的鐵道車輛輪時(shí)，可以對(duì)橫截面、外徑、內(nèi)徑進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，從多維圖中從不同角度進(jìn)行檢查、調(diào)整圖形及參數(shù)，使其合理、精確。同時(shí)，在繪圖軟件中，對(duì)填充剖面、調(diào)用圖塊、區(qū)分層次等功能進(jìn)行運(yùn)用，使鐵道車輛輪的多維圖形精確，合理，確保在實(shí)體設(shè)計(jì)中圖形準(zhǔn)確。

2.2、在實(shí)體中應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)

鐵道車輛輪設(shè)計(jì)對(duì)于CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用，在車輛輪實(shí)體設(shè)計(jì)中運(yùn)用廣泛、對(duì)于設(shè)計(jì)有重要的幫助作用。CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用，用CAE技術(shù)車輛輪的承載力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、受力分布進(jìn)行求解分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)性能分析，建立車輛輪的計(jì)算模型。用CAD技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)建立三維建模，包括表面、實(shí)體、線框等模型。根據(jù)軟件所提供的造型模塊，如如球體、圓柱體、楔形體等繪制，在繪制中根據(jù)分析的數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)，同時(shí)，從不同橫切面研究模型的精確度。對(duì)于零件的設(shè)計(jì)，對(duì)于簡(jiǎn)單的零件可以AutoCAD工作軟件對(duì)其進(jìn)行繪制，對(duì)于復(fù)雜的零件則可根據(jù)二位設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)來(lái)定義，然后通過(guò)三維實(shí)體造型進(jìn)行拉長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)等，使其變成新的基本體，利用三維實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其成為所需零件，在零件的設(shè)計(jì)中，要確保結(jié)構(gòu)的合理性，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)體模型的設(shè)計(jì)，在運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)時(shí)，要注意在設(shè)計(jì)中對(duì)于整體模型的多角度、全面的檢查，檢測(cè)鐵道車輛輪的整體實(shí)體性、完整性。

2.3、對(duì)于車輛輪部件檢查的應(yīng)用

CAD/CAE設(shè)計(jì)中，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以對(duì)鐵道車輛輪的不同的零件進(jìn)行拆分、檢查、組裝。將零件間的裝配途徑記錄在CAD/CAE軟件的資源器中，在對(duì)部件進(jìn)行檢查分析是，對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在裝配中，可以根據(jù)軟件的資源器記錄，正確的監(jiān)測(cè)部件間的裝配，以此檢查各零部件間是否裝配正確。這樣可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)車輛輪數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題，對(duì)零部件進(jìn)行更改，提高其精確度。同時(shí)，在車輛輪設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)，在圖形繪制中可以隨意的隱藏部件，可清晰的看到車輛輪內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)檢查。還可對(duì)鐵道車輛輪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行演示，在演示中檢查各配件之間的緊密度。在演示時(shí)，可是設(shè)定一定的路程，對(duì)于出現(xiàn)不能完成路程、零件之間存在碰撞、車輛的受力不平衡的等問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的更改，完善設(shè)計(jì)圖形，防止在制作中出現(xiàn)產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)、不能正常使用的狀況發(fā)生。

3、 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)將更加智能化，數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展也將更加全面、完善，CAD/CAE技術(shù)也將朝信息集成化、技術(shù)智能化方向發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)中將更廣泛的運(yùn)用。在鐵道車輛輪設(shè)計(jì)中，CAD/CAE技術(shù)將應(yīng)用到更多的方面，對(duì)于車輛輪的模型設(shè)計(jì)、車輛輪的檢查維修、車輛輪新型模型的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等都具有更加重要的作用，進(jìn)而車輛輪的承載力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等都所提高，鐵道的運(yùn)輸將更加完善、快速。

參考文獻(xiàn)：

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