祁舒荀 馬俊

摘 要：UG（Unigraphics NX）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，在機(jī)械和電子工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。文章運(yùn)用UG8.0軟件實(shí)現(xiàn)SWC390BH型萬向聯(lián)軸器的虛擬建模與裝配，體現(xiàn)CAD在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)。通過建模與裝配實(shí)例，介紹UG軟件建模、裝配、運(yùn)動(dòng)仿真的操作步驟與方法。本文作者承接了2018年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在萬向節(jié)結(jié)構(gòu)與拆裝中的應(yīng)用”，以此項(xiàng)目為基礎(chǔ)對(duì)UG軟件虛擬建模與裝配方法進(jìn)行了專門的研究。

關(guān)鍵詞：基準(zhǔn);幾何約束;運(yùn)動(dòng)仿真

SWC390BH型聯(lián)軸器是十字軸式萬向聯(lián)軸器中的標(biāo)準(zhǔn)伸縮焊接式萬向聯(lián)軸器其基本結(jié)構(gòu)如圖有連接鍵兩個(gè)、花鍵軸、花鍵套、焊接軸叉兩個(gè)、法蘭軸叉兩個(gè)、連接鋼管、十字包組件兩個(gè)，其他零件若干，其中花鍵軸與一個(gè)焊接軸叉焊接形成花鍵軸叉組件、花鍵套與連接鋼管及一個(gè)焊接軸叉焊接形成花鍵套軸叉組件。SWC390BH型聯(lián)軸器軸承固定不用螺栓，避免了因螺栓剪斷而破壞的薄弱環(huán)節(jié)，延長(zhǎng)了使用壽命，便于維護(hù)。適用于軋鋼機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械及其他重型機(jī)械，聯(lián)接兩個(gè)不同軸線的傳動(dòng)軸系，回轉(zhuǎn)直徑390mm;伸縮量170mm;傳遞公稱轉(zhuǎn)矩320KN.m;軸線折角≤15°。

1.SWC390BH型十字軸式萬向聯(lián)軸器建模

此聯(lián)軸器中與十字包組件連接軸叉結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，以下為法蘭軸叉零件基本建模過程。

2.SWC390BH型十字軸式萬向聯(lián)軸器裝配

裝配技術(shù)要求：

1）軸承內(nèi)的調(diào)整墊應(yīng)按實(shí)測(cè)尺寸選配，保證十字軸的軸向間隙為0.1-0.15mm。

2）花鍵軸叉與花鍵套軸叉的兩軸承孔軸線應(yīng)位于同一平面內(nèi)，其偏差不得超過1°。

3）萬向節(jié)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡滯現(xiàn)象。

4）萬向聯(lián)軸器組裝后，花鍵軸應(yīng)伸縮靈活，無卡滯現(xiàn)象。

5）法蘭結(jié)合面不得有碰傷、劃痕、黑斑等現(xiàn)象。

6）軸承和花鍵用2號(hào)工業(yè)鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。

7）當(dāng)萬向聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)數(shù)n≥300r/min時(shí)應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡，其平衡精度等級(jí)為G16。

8）萬向聯(lián)軸器在包裝前應(yīng)清洗干凈，結(jié)合面涂防銹劑，非結(jié)合面涂油漆。

為簡(jiǎn)化裝配過程明確各零件之間的相互位置關(guān)系，將SWC390BH型十字軸式萬向聯(lián)軸器裝配分為四個(gè)部裝一個(gè)總裝，四個(gè)部裝分別為法蘭軸叉組件裝配、十字包組件裝配、花鍵軸叉組件裝配、花鍵套軸叉組件裝配，總裝為四個(gè)組件的裝配。部裝與總裝過程中關(guān)注裝配要求的2、3、4項(xiàng)要求合理選擇裝配過程中的幾何約束，方便裝配過程中各零件及組件的位置調(diào)整，裝配后結(jié)果如圖。

3.SWC390BH型十字軸式萬向聯(lián)軸器運(yùn)動(dòng)仿真

為進(jìn)行聯(lián)軸器運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)計(jì)連接法蘭軸及支架并進(jìn)行裝配，形成可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真模型如圖。運(yùn)動(dòng)仿真連桿與運(yùn)動(dòng)副定義。支架定義為固定連桿，連接法蘭軸與法蘭軸叉組件剛性連接可視為一個(gè)連桿前后各一個(gè)共兩個(gè)連桿，十字包組件前后各一個(gè)共兩個(gè)連桿，花鍵軸叉組件為一個(gè)連桿，花鍵套軸叉組件為一個(gè)連桿共7個(gè)連桿。支架為固定副無需定義在定義固定連桿時(shí)可自動(dòng)生成，支架前側(cè)與連接法蘭軸之間定義驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)副，其他運(yùn)動(dòng)副均為非驅(qū)動(dòng)，支架后側(cè)與后側(cè)連接法蘭之間定義旋轉(zhuǎn)副，十字包組件與法蘭軸叉組件兩處連接定義旋轉(zhuǎn)副兩個(gè)，十字包組件與花鍵套軸叉組件兩處連接定義旋轉(zhuǎn)副兩個(gè)，一個(gè)十包定義四個(gè)旋轉(zhuǎn)副，兩個(gè)十字包共定義旋轉(zhuǎn)副八個(gè)，花鍵軸叉組件與花鍵套軸叉組件之間連接為滑動(dòng)連接，在一個(gè)花鍵的兩個(gè)垂直平面上分別定義一個(gè)滑動(dòng)副共兩個(gè)滑動(dòng)副，共定義運(yùn)動(dòng)副13個(gè)。定義解算方案，分析類型運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)，時(shí)間50s，步數(shù)6000，包含靜態(tài)分析，重力常數(shù)9.8，求解后可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。

4.結(jié)論

UG（Unigraphics NX）軟件功能強(qiáng)大，建模過程中的核心問題在于對(duì)基準(zhǔn)的理解、創(chuàng)建、選擇與應(yīng)用，裝配過程中應(yīng)以實(shí)際裝配的技術(shù)要求為基礎(chǔ)確定虛擬裝配的關(guān)鍵問題，通過虛擬裝配檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)與裝配工藝，運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)現(xiàn)的前題是對(duì)連桿和運(yùn)動(dòng)副的合理定義，進(jìn)而為模型的動(dòng)力學(xué)仿真提供可能，通過UG軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，減少設(shè)計(jì)成本，達(dá)到產(chǎn)品最優(yōu)。

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