陶金，王谷娜（北京電子科技職業(yè)學院，北京 100029）

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基于UG軟件的汽車轉向系統(tǒng)三維建模

陶金，王谷娜
（北京電子科技職業(yè)學院，北京 100029）

文章介紹了典型零件的建模方法，并運用UG軟件對汽車轉向系統(tǒng)典型零件進行了三維實體建模的舉例，設計完成了三維零件圖的裝配，形成了一個較真實的三維轉向系統(tǒng)。

汽車轉向系統(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(計算機輔助設計和計算機輔助制造)系統(tǒng)。CAD功能實現了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術、設計和繪圖功能的自動化。CAM功能則為使用UG設計模型描繪完成部分的現代機器工具提供NC編程技術。利用它強大的混合式繪圖結構，用戶能夠方便的繪制出復雜的實體以及造型特征。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。將這些形狀結合起來，就可以設計、分析產品以及繪圖。UG的模擬裝配功能特別強大，它可以使零部件靈活地配對和定位，并保持關聯(lián)性。

目前，UG軟件是汽車設計和生產中較為普遍的計算機輔助設計和輔助制造系統(tǒng)軟件之一。它可以實現產品的優(yōu)化設計以及產品生產制造的組合要體化。本文以某輕型越野汽車為研究對象，運用UG軟件對轉向盤、轉向軸、聯(lián)軸器、轉向器、轉向梯形機構、轉向節(jié)以及車輪等進行了三維實體建模。

1、汽車轉向系統(tǒng)典型零件的UG繪圖分析

汽車轉向系統(tǒng)由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳力機構組成。在這三部分中轉向器的結構最為復雜，同時轉向器也是轉向系統(tǒng)中最為重要的組成部分。所以本部分以設計中涉及到的循環(huán)球式轉向器的三個主要零件（轉向螺桿、轉向螺母、帶齒扇的轉向搖臂）為重點，對其進行零件的結構分析和UG繪圖分析。另外本部分還設計了復雜機構的裝配。

1.1轉向螺桿

轉向螺桿是轉向器的主要組成原件，設計的三維圖如圖1-1所示。

結構分析：此為循環(huán)球式轉向器第一級傳動（螺桿、螺母傳動）中的轉向螺桿。它是在螺桿螺母式轉向器的基礎上發(fā)展而來。它的功用主要是接受從轉向軸那傳來的轉向力，由花鍵嚙合帶動自身旋轉，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、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”得到一個局部尺寸有些大的整軸。

2)然后以右端為基準面進行草圖模式，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向螺母下方的齒條構成轉向器第二級傳動副，同時又是轉向器的輸出機構。設計的搖臂軸三維圖2所示。

結構分析：此為轉向器第二級傳動副的輸出機構。由帶花鍵的軸和軸上的齒扇組成。齒扇是變厚的，當齒條磨損時可用來調節(jié)齒條齒扇的嚙合間隙。花鍵用來與搖臂軸連接，從而帶動轉向梯形轉動，實現整個轉向系統(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：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、相差的拉伸。

（2)UG繪圖分析

1)按照二維圖尺寸，利用回轉特性畫出軸，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面。在基準面上做出兩齒間隙草圖，退出草圖后進行相差的拉伸。再進行環(huán)形陣列。之后切下去8個齒。

2、汽車轉向系統(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。若成相反關系則可利用假定約束先將其方向定住，然后設置所要的約束，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、汽車轉向系統(tǒng)UG建模展示

本文最終所建汽車轉向系統(tǒng)如下圖所示，為方便展示搭配了車輪。

4、小結

通過應用UG軟件對汽車轉向系統(tǒng)進行三維實體建模及裝配，總結出一套簡單而又可行的UG軟件使用技巧，能夠大大的提高產品在研究、開發(fā)及生產中的效率，并減少設計人員的工作時間。在汽車設計和生產中能夠運用UG軟件進行較為復雜的參數化模型的建立。

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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)學院，主要研究新能源汽車方向。