□ 張宗彩 □ 句 帥

1.朔州職業(yè)技術學院 山西朔州 036000

2.三通億達汽車電器有限責任公司 山西朔州 036000

目前，汽車內(nèi)燃機使用的起動機多數(shù)為強制嚙合式起動機，這種起動機由于在設計結構上的局限性導致強制嚙合式起動機在啟動內(nèi)燃機過程中存在諸多問題和缺點，常常造成起動機驅(qū)動齒輪與內(nèi)燃機飛輪齒環(huán)嚙合時相互沖撞，造成輪齒的“銑齒”、“頂齒”現(xiàn)象，嚴重時兩齒輪同時被“銑消”而報廢。這種現(xiàn)象在我國氣溫較低的北方地區(qū)尤為嚴重。估計全國每年報廢起動機約100萬臺，直接經(jīng)濟損失為10億元人民幣。筆者在分析強制嚙合式起動機缺陷的基礎上，使用UG NX8.0軟件研究和開發(fā)出一種穩(wěn)定性高、嚙合率好以及結構緊湊、性能優(yōu)越、使用壽命長的新型導向嚙合式汽車起動機。

在機械設計軟件中，UG NX和Pro/E［1］都是當今中小企業(yè)普遍采用的設計軟件，因UG NX的機械設計模塊提供了更加靈活多樣的建模方法，而且對參數(shù)化建模［2］的支撐也不弱，更特別之處在于NX CAM模塊為數(shù)控機床編程提供了更加完整的解決方案，可以實現(xiàn)與西門子數(shù)控機床的無縫結合，另外UG NX提供的這些解決方案可以全面地提高產(chǎn)品設計過程的效率，削減企業(yè)生產(chǎn)成本，并最終縮短產(chǎn)品進入市場的時間。所以，最終選擇UG NX8.0作為這種新型導向嚙合式汽車起動機的設計軟件。

1 建模過程

重新設計的新型導向嚙合式汽車起動機共由40多個零件組成，每個零件都可以使用UG NX8.0提供的參數(shù)化建模方式完成建模。以端面棘輪零件為例（如圖1所示），不同型號起動機使用的棘輪零件尺寸是不同的，在設計一個新型號的起動機時，如果給端面棘輪零件重新依次建模，既費時又費力，利用UG NX8.0提供的表達式對話框（如圖2所示）和電子表格編輯功能（如圖3所示），可以輕松實現(xiàn)新的端面棘輪零件的建立，只要標記好每個參數(shù)的含義，重新賦予新的數(shù)值就可以建立全新尺寸的端面棘輪零件。

▲圖1 棘輪

▲圖2 表達式對話框

▲圖3 電子表格編輯

▲圖4 四分之一剖視圖

▲圖5 渲染圖

另外，對于相互配合的零部件之間，UG NX8.0提供了“部件間引用”這個強大的功能來進一步提高參數(shù)化建模速度。例如，與端面棘輪協(xié)同工作的行星輪長方體型軸的寬度參數(shù)表達式，就可通過引用棘輪的方口型孔寬參數(shù)表達式尺寸值來生成，并且當棘輪的方口型孔寬參數(shù)表達式尺寸值被更新時，引用它的行星輪長方體型軸的寬度參數(shù)表達式值也會被自動更新。

2 裝配過程

UG NX8.0的裝配模塊提供了3種零件裝配模式：①自底向上裝配，②自頂向下裝配，③混合裝配。在新型導向嚙合式汽車起動機的各個零部件都已經(jīng)建立完成的基礎上，應采用自底向上的裝配模式。先把驅(qū)動電機組件部分子裝配體裝配好，并且讓其作為整個裝配結構的基礎件，以絕對安裝方式固定在裝配空間中；其次裝配行星輪減速器系統(tǒng)，以相對安裝方式固定在驅(qū)動電機組件上；最后把驅(qū)動軸工作部分組件和繼電器組件子裝配體裝配到系統(tǒng)中，完成新型導向嚙合式汽車起動機零部件的整體裝配。在裝配過程中，一旦發(fā)現(xiàn)相互配合的兩個或多個零部件之間有干涉或配合關系不合理，可立刻返回到三維零部件狀態(tài)進行修改，修改后再返回到裝配體狀態(tài)［3］繼續(xù)裝配。 整體裝配模型完整地表達了新型起動機產(chǎn)品的外觀造型信息，還清楚地描述了各個組成部件之間設計參數(shù)的繼承關系和相關位置約束關系，這樣就保證了產(chǎn)品設計參數(shù)的一致性，從而支持產(chǎn)品的并行設計，以適應新的產(chǎn)品設計需求。裝配結果如圖（4）、（5）所示。

3 結論

本文首先提出了一種與傳統(tǒng)的強制嚙合式起動機相比較，穩(wěn)定性更高、嚙合率更好、結構更加緊湊、性能更加優(yōu)越、使用壽命更長的新型導向嚙合式汽車起動機，利用UG NX8.0軟件提供的強大參數(shù)化建模功能模塊和裝配模塊，完成這種新型起動機的設計和建模過程，為研究這種新型起動機產(chǎn)品的結構特性、振動特性、溫度分布［4］以及機械仿真、有限元分析和零件數(shù)控加工等提供了三維模型基礎，這種設計方法為提高產(chǎn)品的設計效率和質(zhì)量提供了良好的保證。

［1］ 張宗彩，張平寬.基于OpenGL和Pro/E的軸向振動鉆削仿真技術的研究［J］.機床與液壓，2009（3）：136-137.

［2］ 黃正勝，黃勤，疏劍.三環(huán)減速器內(nèi)齒環(huán)的參數(shù)化建模［J］.煤礦機械，2008（9）：55.

［3］ 李銳，汪小芳.基于UG的三缸活塞式空氣壓縮機的虛擬設計［J］.機械工程與自動化，2008（10）：65-67.

［4］ 黃勤，黃正勝，曹爭光.三環(huán)減速器內(nèi)齒環(huán)的參數(shù)化虛擬裝配［J］.煤礦機械，2009（2）：193-194.