鐵道車輛輪對設計對CAD/CAE技術的應用

隨著機械設計領域市場競爭的日益激烈，對于機械產品的質量、規(guī)格、生產率等的要求越來越高，在設計中，先進技術的采用成為必要。CAD/CAE技術作為一種現(xiàn)代技術，在車輛車道輪的設計、制造中廣泛應用。鐵道車輛的設計、制作工程復雜，程序繁多，需要建模的準確，車輛輪尺寸的精確、模型的設計、零件的裝配等過程都需要CAD/CAE技術的輔助，使之設計精確，提高建模效率，降低建模錯誤率，確保鐵道車輛輪生產的規(guī)格化，進而提高鐵路的工作效率。

1、 CAD/CAE技術概述

在20世紀70年代末，在機械設計技術中結合了計算機技術，兩者的相互結合產生了計算機輔助設計（Computer Aided Design），簡稱CAD。CAD技術是指以計算機軟件為工具，例如UG、Solidworks,對實物進行模擬制作，利用仿真模擬展現(xiàn)產品的結構、外形等，即是利用計算機繪制、設計機械產品及工程。計算機輔助工程技術（Computer Aided Engineering）,簡稱CAE技術，是隨著計算機科學技術的發(fā)展而出現(xiàn)的新的設計技術，它利用計算機軟件，例如MARK,求解分析產品及工程的結構性能。

目前，CAD/CAE技術在機械、建筑、電子等工業(yè)領域廣泛應用，是一個效率高、綜合性強的高新技術。利用相應的計算機軟件，對建模的過程進行有效的記錄，可以在設計過程中根據(jù)設計理念、型號而改變參數(shù)，改變、修改模型的尺寸，并保持零件之間的關聯(lián)性，這樣就使設計的程序簡單化，對數(shù)據(jù)的利用更全面。在工業(yè)方面的應用，提高了產品的質量，縮短了產品的設計時間，對于尺寸、模型、規(guī)格的計算更為精準。在鐵道車輛輪設計方面，需要利用CAD/CAE計算機軟件，建立車輛輪的三維模型，對車輛輪的幾何尺寸進行分析，建立參考數(shù)表，依據(jù)參考數(shù)據(jù)進行精確的設計。同時，利用CAD/CAE技術，對于鐵道車輛輪的結構、受力分布等進行分析計算，建立車輛輪的計算模型，在設計、制作中提高制作精度、增強產品質量。

2、 鐵道車輛輪對設計對CAD/CAE技術的應用

2.1、在多維繪圖中應用CAD/CAE技術

在鐵道車輛輪的設計中，數(shù)據(jù)、圖形的繪制需要需要占據(jù)大量的時間，是一項復雜的工作，對數(shù)據(jù)的精確，圖形繪制的標準具有較高的要求。利用CAD/CAE技術進行圖形的設計，建立三維建模，繪制模擬實體的三維圖形。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，從不同的截面設置參數(shù)，確保參數(shù)的準確，圖形比例的合理。例如，在繪制某一種型號的鐵道車輛輪時，可以對橫截面、外徑、內徑進行參數(shù)設置，從多維圖中從不同角度進行檢查、調整圖形及參數(shù)，使其合理、精確。同時，在繪圖軟件中，對填充剖面、調用圖塊、區(qū)分層次等功能進行運用，使鐵道車輛輪的多維圖形精確，合理，確保在實體設計中圖形準確。

2.2、在實體中應用CAD/CAE技術

鐵道車輛輪設計對于CAD/CAE技術的應用，在車輛輪實體設計中運用廣泛、對于設計有重要的幫助作用。CAD/CAE技術的應用，用CAE技術車輛輪的承載力、運轉速度、受力分布進行求解分析，對其結構性能分析，建立車輛輪的計算模型。用CAD技術，根據(jù)數(shù)據(jù)建立三維建模，包括表面、實體、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)設置參數(shù)，同時，從不同橫切面研究模型的精確度。對于零件的設計，對于簡單的零件可以AutoCAD工作軟件對其進行繪制，對于復雜的零件則可根據(jù)二位設計中的結構來定義，然后通過三維實體造型進行拉長、旋轉等，使其變成新的基本體，利用三維實體進行設計，使其成為所需零件，在零件的設計中，要確保結構的合理性，數(shù)據(jù)的準確性。實體模型的設計，在運用CAD/CAE技術時，要注意在設計中對于整體模型的多角度、全面的檢查，檢測鐵道車輛輪的整體實體性、完整性。

2.3、對于車輛輪部件檢查的應用

CAD/CAE設計中，借助計算機技術，可以對鐵道車輛輪的不同的零件進行拆分、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，在對部件進行檢查分析是，對于數(shù)據(jù)進行分析，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。這樣可以及時的發(fā)現(xiàn)車輛輪數(shù)據(jù)存在的問題，對零部件進行更改，提高其精確度。同時，在車輛輪設計中應用CAD/CAE技術，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部的結構，對各個部件進行旋轉檢查。還可對鐵道車輛輪的運動進行演示，在演示中檢查各配件之間的緊密度。在演示時，可是設定一定的路程，對于出現(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題進行及時的更改，完善設計圖形，防止在制作中出現(xiàn)產品不達標、不能正常使用的狀況發(fā)生。

3、 結束語

隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術將更加智能化，數(shù)據(jù)技術、信息技術的發(fā)展也將更加全面、完善，CAD/CAE技術也將朝信息集成化、技術智能化方向發(fā)展，在機械設計中將更廣泛的運用。在鐵道車輛輪設計中，CAD/CAE技術將應用到更多的方面，對于車輛輪的模型設計、車輛輪的檢查維修、車輛輪新型模型的開發(fā)設計等都具有更加重要的作用，進而車輛輪的承載力、運轉速度等都所提高，鐵道的運輸將更加完善、快速。

參考文獻：

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