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式中 K---曲度系数，K?4C?10.615d??1.66()0.16 4C?4CD???---许用扭转应力，视弹簧材料及受载情况而定；
?b---弹簧钢丝抗拉强度极限，与材料品质及钢丝直径d有关。利用设计手册可知
弹簧钢丝的?b-d回归方程，?b =A-Bd；
A,B---线性回归分析所求得的已知常数。
d将???=0.4?b=0.4(A-Bd)及K=1.66×()0.16代入式（3），得
D4.23FmaxD20.84?0.4(A?Bd)?0
d2.84由此得约束条件
g12(X)?0.4Bx13.84?0.4x12.84?4.23Fmaxx20.84?0 （8）根据压缩弹簧的稳定条件
Hnt?1.5ddb?0??0.5n?1.5()?0
DDD得约束条件
g13(X)?1.5x1?0.5x3?bc?0 x2式中 bc---临界高径比。此弹簧bc=5.3
（9）疲劳强度条件 根据弹簧疲劳强度条件得约束条件
S??0?0.75?min??S?
?max[S]---许用安全系数，当弹簧的设计计算及材料试验数据精确性较高时，取[S] = 1.3～1.7；当精确性较低时，取[S]=1.8～2.2
?0---弹簧材料的脉动疲劳极限。
将?0=0.33?b及?b =A-Bd代入条件9所建立的公式，经整理可得约束条件
0.33(A?Bx1)x12.84Fming14(X)?0即?S???0.75?0
4.23Fmaxx20.84Fmax4.2.4 建立数学模型
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综上所述，可得到以工作部分质量为目标函数的圆柱螺旋压缩弹簧最优化设计的数学模型为
minf(X)?0.1907?104x12x2x3
X??x1x2x3???dDn?
TTst. gu(X)?0 u=1,2,3,??,14
通过对上述约束条件的计算可以知道该弹簧的最优设计为D=220mm、d=48mm、n=3.75。
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结论
本文通过对韶山4型电力机车轴箱弹簧的分析，阐述了轴箱弹簧的主要作用以及轴箱弹簧的主要特点等。本文还利用SolidWorks对韶山4型电力机车轴箱弹簧进行建模，并利用其Simulation模块对轴箱弹簧进行了静强度、振动、疲劳寿命分析。通过分析我们可以发现在弹簧式设计过程中的问题及弹簧改进的方法，通过分析我们发现弹簧支撑圈数对弹簧的强度寿命都有一定的影响。因此，可以适当增加弹簧的支撑圈数以提高弹簧的强度和寿命。还结合弹簧材料及生产工艺等，对影响轴箱弹簧疲劳寿命的主要因素进行了分析，通过分析可以发现弹簧的加工时对弹簧进行强化处理可以提高其寿命，为以后改进弹簧制作生产工艺提供了参考。通过对弹簧的综合分析使我充分了解了轴箱弹簧的特性及弹簧的制作加工，使我专业知识有了进一步提升。
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致谢
“书山有路勤为径，学海无涯苦作舟”。回顾过去三个月的毕业设计历程充满了挑战和艰辛，但自始至终都得到了朱喜锋老师认真、细致的指导和关心，使我顺利的完成了论文的研究工作。朱老师严谨的治学态度、渊博的学识、科学的思维方式及对事业奉献的精神永远是我学习的楷模。是从朱老师，我不仅学到了如何在学术领域探索和开拓，而且学到了许多人生哲理，这将使我受益终生。在此论文完稿之际我要对我的朱老师致以最诚挚的感谢！
特别感谢同组的各位同学，虽然我们有着各自不同的研究方向，但通过我们之间的学术交流，我增长了学识，扩展了知识面，他们的一些建议给了我很大的启示，使我在研究工作中受益匪浅。在漫长而艰辛的求学道路上与他们结下了深厚的友谊，这将是我一生难忘的回忆。
深深地感谢养育并寄厚望于我的父母和一直疼爱照顾我的亲人们，他们多年来的关心和鼓励，一直是我学习的源动力。是他们的无私奉献使我顺利完成十多年的学业和这两个月的学士论文研究工作。
最后，谨向百忙中抽出宝贵时间评审本论文的各位专家、学者致以诚挚的谢意。
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参考文献
[1] 王进,缪惠勇,彭立群,林达文杨军.机车车辆用轴箱弹簧的[J].铁道机车车辆，2008.12.40-42. [2] 商跃进,曹茹. Solidworks三维设计及应用程序.北京：机械工业出版社，2008.182-257. [3] 张有松,朱龙驹. 韶山4型电力机车.北京：中国铁道出版社，1998.135-142.
[4] 商跃进,曹茹,戴蓉.圆柱压缩螺旋弹簧三位静动态有限元分析及寿命预测[J].中国农机化，2008.75-78.
[5] 徐灏.机械设计手册:第4卷[M] .北京:机械工业出版社,1991.
[6] 肖绯雄.机车一系弹簧三维有限元分析与寿命预测.内燃机车，2009.13-17. [7] 田中健.铁路货车圆弹簧疲劳寿命影响因素的分析研究[J].机车车辆工艺,2005. [8] 侯顺强,张丽丽.螺旋圆柱压缩弹簧优化设计.煤矿机械,2006.202-204.
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