基于UG軟件的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三維建模

陶金，王谷娜（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

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基于UG軟件的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三維建模

陶金，王谷娜
（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

文章介紹了典型零件的建模方法，并運(yùn)用UG軟件對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型零件進(jìn)行了三維實(shí)體建模的舉例，設(shè)計(jì)完成了三維零件圖的裝配，形成了一個較真實(shí)的三維轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；UG軟件

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.031

CLC NO.: U463.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)08-102-03

前言

UG是一個交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)。CAD功能實(shí)現(xiàn)了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術(shù)、設(shè)計(jì)和繪圖功能的自動化。CAM功能則為使用UG設(shè)計(jì)模型描繪完成部分的現(xiàn)代機(jī)器工具提供NC編程技術(shù)。利用它強(qiáng)大的混合式繪圖結(jié)構(gòu)，用戶能夠方便的繪制出復(fù)雜的實(shí)體以及造型特征。UG是一個全三維，雙精度系統(tǒng)，可以用它來精確描繪幾乎任何幾何形狀。將這些形狀結(jié)合起來，就可以設(shè)計(jì)、分析產(chǎn)品以及繪圖。UG的模擬裝配功能特別強(qiáng)大，它可以使零部件靈活地配對和定位，并保持關(guān)聯(lián)性。

目前，UG軟件是汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中較為普遍的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造系統(tǒng)軟件之一。它可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品生產(chǎn)制造的組合要體化。本文以某輕型越野汽車為研究對象，運(yùn)用UG軟件對轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向節(jié)以及車輪等進(jìn)行了三維實(shí)體建模。

1、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型零件的UG繪圖分析

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳力機(jī)構(gòu)組成。在這三部分中轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，同時轉(zhuǎn)向器也是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中最為重要的組成部分。所以本部分以設(shè)計(jì)中涉及到的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的三個主要零件（轉(zhuǎn)向螺桿、轉(zhuǎn)向螺母、帶齒扇的轉(zhuǎn)向搖臂）為重點(diǎn)，對其進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)分析和UG繪圖分析。另外本部分還設(shè)計(jì)了復(fù)雜機(jī)構(gòu)的裝配。

1.1轉(zhuǎn)向螺桿

轉(zhuǎn)向螺桿是轉(zhuǎn)向器的主要組成原件，設(shè)計(jì)的三維圖如圖1-1所示。

結(jié)構(gòu)分析：此為循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器第一級傳動（螺桿、螺母傳動）中的轉(zhuǎn)向螺桿。它是在螺桿螺母式轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。它的功用主要是接受從轉(zhuǎn)向軸那傳來的轉(zhuǎn)向力，由花鍵嚙合帶動自身旋轉(zhuǎn)，從而擰動螺母，使螺母繼續(xù)傳力。軸的兩端用滾針軸承支承。

與螺桿不同的是轉(zhuǎn)向螺桿的螺距大，滾道為半球形，意在安裝鋼球。這樣便使得螺桿、螺母間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，可以減少阻力，提高效率。

UG繪圖分析：（1）審二維圖、定出三維制圖方法

觀察二維圖得知它的形狀類似一根軸，軸的右端有三角形花鍵，軸上有半球形螺旋滾道。初步方案為：回轉(zhuǎn)、相差的拉伸、環(huán)形陣列、螺旋線、沿螺旋線相差的掃描。

（2）找三維制圖方法

1)可先按二維圖畫出主視圖輪廓草圖，利用“回轉(zhuǎn)”得到一個局部尺寸有些大的整軸。

2)然后以右端為基準(zhǔn)面進(jìn)行草圖模式，做出一個三角形花鍵的形狀。退出草圖后利用拉伸拉出一個花鍵間隙的形狀，并將其與軸相差，然后再將此特性環(huán)形陣列，得出花鍵齒部分。

3)再在半徑較大的軸處做螺旋線。在螺旋線起始處做一圓，讓此圓沿螺旋線掃描并相差，得出半球形螺旋滾道。

1.2搖臂軸

搖臂軸上的齒扇與轉(zhuǎn)向螺母下方的齒條構(gòu)成轉(zhuǎn)向器第二級傳動副，同時又是轉(zhuǎn)向器的輸出機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的搖臂軸三維圖2所示。

結(jié)構(gòu)分析：此為轉(zhuǎn)向器第二級傳動副的輸出機(jī)構(gòu)。由帶花鍵的軸和軸上的齒扇組成。齒扇是變厚的，當(dāng)齒條磨損時可用來調(diào)節(jié)齒條齒扇的嚙合間隙。花鍵用來與搖臂軸連接，從而帶動轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最終目的。

UG繪圖分析：（1)審二維圖、定出三維制圖方案

觀察二維圖得出三個基本要點(diǎn)：首先它是軸體，其次右端有花鍵，最后有帶5個齒的變厚齒扇。初步定方案為：回轉(zhuǎn)、相差的拉伸。

（2)UG繪圖分析

1)按照二維圖尺寸，利用回轉(zhuǎn)特性畫出軸，在有齒處軸為梯形軸。

2)如前述方法，做出右端的花鍵。

3)做與錐面相垂直的基準(zhǔn)面。在基準(zhǔn)面上做出兩齒間隙草圖，退出草圖后進(jìn)行相差的拉伸。再進(jìn)行環(huán)形陣列。之后切下去8個齒。

2、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型零件裝配分析

2.1待裝配到一起的零件

本節(jié)以聯(lián)軸器的裝配為例，介紹裝配難點(diǎn)與技巧如圖3所示，為要裝到一起的聯(lián)軸器零件圖。

2.2裝配難點(diǎn)與技巧

裝配零件時的首要問題是方向的確定。有時由于畫圖時基準(zhǔn)的不同，會使待裝零件與已裝零件的方向與所要求的相反或成一定角度。若成相反關(guān)系則可利用假定約束先將其方向定住，然后設(shè)置所要的約束，再將假定約束刪除即可。若成一定角度則可將其按這個角度先定位，然后利用重定位將其旋轉(zhuǎn)到正確位置。

2.3聯(lián)軸器裝配過程分析

可按面與面配合、孔與孔對齊，再結(jié)合上述的裝配技巧，可依次將聯(lián)軸器梯形塊、聯(lián)軸器接頭、螺栓、螺母等裝配到聯(lián)軸器鉸墊上。

如圖4所示，即為已裝配好的聯(lián)軸器。

3、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)UG建模展示

本文最終所建汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如下圖所示，為方便展示搭配了車輪。

4、小結(jié)

通過應(yīng)用UG軟件對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行三維實(shí)體建模及裝配，總結(jié)出一套簡單而又可行的UG軟件使用技巧，能夠大大的提高產(chǎn)品在研究、開發(fā)及生產(chǎn)中的效率，并減少設(shè)計(jì)人員的工作時間。在汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中能夠運(yùn)用UG軟件進(jìn)行較為復(fù)雜的參數(shù)化模型的建立。

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Automobile steering system based on UG software 3 d modeling

Tao Jin,Wang Gu'na
(Beijing vocational college of electronic science and technology,Beijing 100029)

the article introduces the typical parts modeling method,and using the UG software to the typical parts,automotive steering system for the 3 d entity modeling,for example,the design completed the 3 d part drawing assembly,formed a relatively real three-dimensional steering system.

automobile steering system; UG software

U4634

A

1671-7988（2016）08-102-03

王谷娜（1986-），女，助理講師，就職于北京電子科技職業(yè)學(xué)院，主要研究新能源汽車方向。