基于的汽车传动轴的三维建模及仿真 - 图文-

1、引言汽车是最普通的代步、运输工具,许多国家均将汽车工业作为其重要的支柱产业。而其关键部件之一的传动轴更是引起汽车行业的重视。由于车辆技术的进步和车辆密度的加大,对传动轴的性能要求也越来越高,因此传动轴技术需要得到飞速的发展。它作为汽车的重要组成部分,其性能的好坏在很大程度上对汽车的燃油经济性、加速时间、动力性及成本等方面造成影响。此外,在常见的汽车故障中,很多的故障来自于传动轴。因此,如何研究设计出高性能的传动轴,是我们亟需解决的问题。而UG 是集CAD/CAM/CAE 功能于一体的软件集成系统,该软件以其卓越的性能而广泛地应用于航空、航天、造船、汽车等需要产品设计开发的领域,可以轻松实现各种

2、复杂实体及造型的建构。其特有的模块功能建模技术更是推动企业竞争力和生产力的提高。UG 软件在三维实体模型的创造和编辑、曲线与草图绘制、三维模型输出二维工程图和进行部件装配方面有独特的功效,特别适用于复杂的模具设计、自由曲面、高级装配、机构和有限元分析等方面,是目前设计师和艺师最理想、最易集成的工作平台。1传动轴的三维建模UG 建模技术是一种基于特征和约束的建模技术,具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力。UG 建模充分发挥了传统的实体、表面、线框造型优势,能够很方便地建立二维和三维线框模型及扫描、旋转实体,并可以进布尔操作和参数化编辑。在UG 中建立的三维模型,可直接被引用到UG 的二维工程图、

3、装配、加工、机构分析和有限元分析中,并保持关联性。因此,使用UG 对汽车传动轴的各个部件进行建模是很方便快捷的,同时可以很好的了解到传动轴的构造和其各个部件之间的连接关系。1.1零件的三维建模本文研究的传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。而通过UG 建模的零件有万向节叉、十字轴、万向节叉滑动叉等。各主要零件建模成型图如下所示图1至图4所示。主要使用了拉伸、旋转、布尔运算、边倒圆、孔、混合扫描等特征。1.2传动轴的装配零件建模完成后,在UG 系统下打开文件,在菜单栏选项【文件】/【新建】打开对话框,选择新建类型为【模型】,子类型为【装配】进入模型装配环境,在此环境中添加相应约束,主要使用的命令有

4、匹配、对齐等,装配过程不再详述。其中图5所示为添加相应约束后十字轴和节叉的装配;分别添加轴套,轴叉,万向节等,进行常规约束,得到如下图6所示。通过各种约束和添加完所有组件后,即可得到装配完整的汽车传动轴如图7所示。2传动轴的运动仿真在传动轴的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短传动轴的研发周期、降低机床的研发成本、提高传动轴的可靠性。2.1仿真目的及其过程基于UG 的汽车传动轴的三维建模及仿真史永芳朱茂华(三峡大学科技学院,宜昌443002摘要:汽车传动轴是汽车上至关重要的部件,因此研究其三维建模及其仿真是很有必要的。本文运用UG 建立模型,再进入装配,把传动轴各部分装配起来,再进行运动仿真

5、及分析,使传动轴符合实际运用,提高可靠性,能有效的解决三维模具设计过程中不能动的问题,模拟其动态特性,同时可以直观了解各部件在在运动过程中的位移大小分布和应力大小分布,设计者能及早发现问题并及时修改和优化。这样既能缩短产品的设计周期,提高产品的可靠性,又能实现产品的优化设计。关键词:汽车传动轴UG 三维建模运动 仿真图1万向节叉图2十字轴图3滑动节叉模型图4滑动节叉模型(2自动化与控制652014第6期总第223期现代制造技术与装备 运动仿真的目的:(1创建各种运动副、传动机构、施加载荷等;(2进行机构的干涉分析、距离、角度测量等;(3追踪部件的运动轨迹;(4输出部件的速度、加速度,位移和力等

6、图标。 打开上面的装配文件,点击【开始】选择命令进入运动仿真模块。在此环境中通过设置仿真环境,为机构指定连杆,并为主要连杆设置驱动,添加运动副,添加运算器之后,开始仿真。最后获取运动分析结果。 其中利用UG/Modeling 的功能建立了一个三维实体模型后,并不能直接将各个部件按一定的连接关系连接起来,必须给各个部件赋予一定的运动学特性,即让其成为一个可以与别的有着相同的特性的部件之间相连接的连杆构件(Link 。为了组成一个能运动的机构,必须把两个相邻构件(包括机架、原动件、从动件以一定方式联接起来,这种联接必须是可动连接,而不能是无相对运动的固接(如焊接或铆接,凡是使两个构件接触而又保持某

7、些相对运动的可动连接即称为运动副。在UG/Motion 中两个部件被赋予了连杆特性后,就可以用运动副(Joint 相联接,组成运动机构。连杆就是最基本的运动单元,做运动仿真的时候,必须先指定连杆,然后由连杆之间的关系,可以组成各种运动副。由此,仿真环境设置好后,首先要做的就是定义连杆了。点击【连杆】命令,如图8。依次创建连杆,选择各个部件,自动生成名称L001、L002等。本文需要用到最常用的旋转副和万向节运动。依次选择连杆,选择点和方向,然后点击【驾驶员】选项,可以给运动副设置驱动类型,此处选择恒定驱动,给出速度既可给整个系统赋予动力。如图9,图10所示。当连杆和运动副都设置完成了后,选择【

8、解算方案】开始解算,如果运动副设置完好的话再运动导航器就会生成Solution 的文件。2.2仿真效果及其动画上面都设置好了后点击【求解】,【动画】图标会被点亮,点击即可进入动画对话框,如下图11所示。点击播放按钮可以是模型按照上面设置的的运动副和驱动进行运动仿真。运动状态如下图12,图13所示,基本得到了汽车传动轴的实际运动状态。图5十字轴和节叉的装配图6装配图7装配总图8连杆设置对话框图9万向节图10转动副图11动画播放界面图12传动轴转动位置1图13传动轴转动位置266形成,编程阶段的误差是不可避免的。因此,在应用数控机床进行机械零件加工时,要充分地考虑工艺问题、编程方法对零件加工精度的

9、影响,这对提高数控机床的加工精度具有重要意义。参考文献社,2003(7.职业技术学院,2005(1.车技术,1995(1.机械制造,2005(1.Study on Part Processing Error Caused by NC Pro-grammingZHANG Yongbin(Zhengzhou Railway Technician Institute,Zhengzhou 450041Abstract:This paper discusses how different programming meth-ods in the process of nc machining of par

10、ts influence processing preci-sion and the reasons of processing errors,and puts forward some mea-sures to reduce errors.Key words:NC machining,programming error,the machining ac-curacy2.3位移图表的输出上述运动仿真完成以后,点击【生成图表】命令,再点击部件,即可生成位移时间图表,如图14所示。此处选择的是位移-时间图,相应的还可以根据需要选择速度,加速度,力等的图表。通过此表可判断相应的运动学特性以做参考。3

11、结束语利用UG 软件建立汽车传动轴的参数化模型,然后进行装配、仿真和运动学分析,从而清晰地了解其运动过程中主要构件的力学特性,仿真得到的数据表明本文能比较真实反映传动轴的工作状态,说明所建立的模型基本正确,同时进行动力学仿真及分析能即使反映出设计中的不合理因素,减少设计费用和周期,仿真结果将为今后进一步完善产品设计提供理论依据。参考文献1濮良贵.机械设计(第八版M.高等教育出版社,2006,08.2罗春阳.UG NX 4.0基础培训标准教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2010,06.3卫兵工作室.UG NX4中文版数控编程入门视频教程M.北京:清华大学出版,2007,10.4王隆太等.机

12、械CAD/CAM 技术M.北京:机械工业出版社,2010,02.5陈家瑞.汽车构造(下(第三版M.北京:机械工业出版社,2009,06.Of Automobile Drive Shaft Based on UG Three-di-mensional Modeling and SimulationSHI Yongfang,ZHU Maohua(Institute of Science and Technology,Three Gorges University,Yichang 443002Abstract:Automobile transmission shaft is a vital part

13、 of car,so it is important to study three dimensional modeling and simulation.In this paper,UG is used to establish model,then all parts of the trans-mission shaft are assembled,and motion simulation and analysis of the transmission shaft are conducted in line with the actual application,which impro

14、ved reliability,effectively solved problems that the 3d mould design can't solve,and at the same time,in the process of sim-ulating the dynamic features,displacement size distribution and stress size distribution can be intuitively understood.In this way,designers can find problems as early as possible and timely modify and optimize,which will