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        UG在電動自行車虛擬設計中的應用

        2010-03-16 01:19:18路連
        裝備制造技術 2010年11期
        關鍵詞:飛輪車架電動

        路連

        (淮陰工學院機械學院,江蘇 淮安 223001)

        UG是一種面向制造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件。UG不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設計功能,而且在設計過程中,可以進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬,提高設計的可靠性。

        電動自行車的設計過程中,就可以充分利用UG的實體造型、虛擬裝配和運動仿真功能,從而達到優(yōu)化設計的目的。電動自行車三維設計流程見圖1。

        圖1 基于UG的電動自行車虛擬設計流程

        1 電動自行車的三維建模

        本研究以輕便型電動自行車為原型,相關尺寸為實測得到并根據(jù)人機工程學原理加以修正。利用UG建模及分析模塊,進行電動自行車虛擬設計。電動車大多數(shù)零件結(jié)構簡單,可以用簡單的UG命令實現(xiàn)建模。

        1.1 典型零件三維建模設計

        電動自行車包括數(shù)百個各類標準間或非標件,這里只略舉幾個零件的三維建模。

        (1)車架件三維模型。車架是電動自行車的其它部分附著的“骨架”,所以車架設計要綜合考慮強度、騎行舒適度等多方面因素。其模型見圖2。

        圖2 車架零件的三維模型

        (2)飛輪件三維模型。無電情況下,電動自行車后輪的運動,是依靠飛輪通過鏈條帶動的。飛輪三維模型見圖3。

        (3)前車輪三維模型。前車輪設計時要考慮材料節(jié)省、強度因素、造型美觀等等。圖4為前車輪的三維模型。

        圖3 飛輪三維模型

        圖4 前車輪三維模型

        2 部件虛擬裝配

        UG裝配模塊,可快速組合零件成產(chǎn)品,并可進行間隙分析、質(zhì)量管理等操作。按照自上往下的裝配原則,裝配完成部件。僅舉數(shù)例,見圖5~圖13。

        (1)鏈條局部虛擬裝配(見圖5)。

        圖5 鏈條及其裝配

        (2)腳踏板虛擬裝配(見圖6)。

        (3)調(diào)整固定裝置虛擬裝配(見圖7)

        圖6 腳踏板虛擬裝配

        圖7 調(diào)整固定裝置虛擬裝配

        (4)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)局部虛擬裝配(見圖8)

        (5)后輪局部虛擬裝配(見圖9)。

        圖8 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)虛擬裝配

        圖9 后輪虛擬裝配

        (6)鏈輪系統(tǒng)虛擬裝配(見圖10)

        (7)抱閘系統(tǒng)虛擬裝配(見圖11)。

        圖10 鏈輪系統(tǒng)虛擬裝配

        圖11 抱閘系統(tǒng)虛擬裝配

        3 整車虛擬裝配

        局部裝配完成后,可以進行整車虛擬裝配。圖12為整車的虛擬裝配圖。

        圖12 電動自行車整車虛擬裝配

        4 模型分析與運動仿真

        4.1 模型分析

        UG菜單帶有的分析模塊,電動自行車裝配完成可在UG中進結(jié)構分析、間隙分析、質(zhì)量管理、有限元分析等。受力后發(fā)生形變,通過有限元分析找出易損部位(危險截面)。以車架為例,鞍座處假設受力1 500 N作用,車架的有限元后處理如圖13、圖14所示。

        圖13 車架節(jié)點位移圖

        圖14 車架節(jié)點應力云圖

        如圖14,節(jié)點位移最大變形量約合7.935×10-2mm,節(jié)點最大應變約合1.108×10-1mm。這種微小變形,對車架影響可忽略,因此車架結(jié)構設計是合理與可靠的。UG軟件具有運動仿真模塊,可以進行機構的干涉分析、跟蹤零件的運動軌跡、分析機構中參考點的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。對于電動自行車,運動情況比較簡單,在此不再贅述。

        5 結(jié)束語

        利用UGNX強大的建模、模型分析和仿真功能,應用于電動自行車的設計上,完成了電動自行車的整個三維設計與有限元分析,給設計帶來了便捷,提升了產(chǎn)品設計的可靠性。

        [1]熊光楞,李伯虎,柴旭東.虛擬樣機技術[J].系統(tǒng)仿真學報,2001,13(1):128-130.

        [2]鄭 金.UnigraphicsNX3應用與實例教程[M].北京:人民郵電出版社,2006.

        [3]張乾能.基于UGNX的錘片式粉碎機的三維建模 [J].飼料工業(yè),2008,29(3):10-12.

        [4]胡小康,徐六飛.UGNX4運動分析培訓教程[M].北京:清華大學出版社,2006.

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