基于UG软件的汽车转向系统三维建模

陶金，王谷娜（北京电子科技职业学院，北京 100029）



基于UG软件的汽车转向系统三维建模

陶金，王谷娜
（北京电子科技职业学院，北京 100029）

文章介绍了典型零件的建模方法，并运用UG软件对汽车转向系统典型零件进行了三维实体建模的举例，设计完成了三维零件图的装配，形成了一个较真实的三维转向系统。

汽车转向系统；UG软件

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是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计和计算机辅助制造)系统。CAD功能实现了目前制造行业中常规的工程技术、设计和绘图功能的自动化。CAM功能则为使用UG设计模型描绘完成部分的现代机器工具提供NC编程技术。利用它强大的混合式绘图结构，用户能够方便的绘制出复杂的实体以及造型特征。UG是一个全三维，双精度系统，可以用它来精确描绘几乎任何几何形状。将这些形状结合起来，就可以设计、分析产品以及绘图。UG的模拟装配功能特别强大，它可以使零部件灵活地配对和定位，并保持关联性。

目前，UG软件是汽车设计和生产中较为普遍的计算机辅助设计和辅助制造系统软件之一。它可以实现产品的优化设计以及产品生产制造的组合要体化。本文以某轻型越野汽车为研究对象，运用UG软件对转向盘、转向轴、联轴器、转向器、转向梯形机构、转向节以及车轮等进行了三维实体建模。

1、汽车转向系统典型零件的UG绘图分析

汽车转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传力机构组成。在这三部分中转向器的结构最为复杂，同时转向器也是转向系统中最为重要的组成部分。所以本部分以设计中涉及到的循环球式转向器的三个主要零件（转向螺杆、转向螺母、带齿扇的转向摇臂）为重点，对其进行零件的结构分析和UG绘图分析。另外本部分还设计了复杂机构的装配。

1.1转向螺杆

转向螺杆是转向器的主要组成原件，设计的三维图如图1-1所示。

结构分析：此为循环球式转向器第一级传动（螺杆、螺母传动）中的转向螺杆。它是在螺杆螺母式转向器的基础上发展而来。它的功用主要是接受从转向轴那传来的转向力，由花键啮合带动自身旋转，从而拧动螺母，使螺母继续传力。轴的两端用滚针轴承支承。

与螺杆不同的是转向螺杆的螺距大，滚道为半球形，意在安装钢球。这样便使得螺杆、螺母间的滑动摩擦变为滚动摩擦，可以减少阻力，提高效率。

UG绘图分析：（1）审二维图、定出三维制图方法

观察二维图得知它的形状类似一根轴，轴的右端有三角形花键，轴上有半球形螺旋滚道。初步方案为：回转、相差的拉伸、环形阵列、螺旋线、沿螺旋线相差的扫描。

（2）找三维制图方法

1)可先按二维图画出主视图轮廓草图，利用“回转”得到一个局部尺寸有些大的整轴。

2)然后以右端为基准面进行草图模式，做出一个三角形花键的形状。退出草图后利用拉伸拉出一个花键间隙的形状，并将其与轴相差，然后再将此特性环形阵列，得出花键齿部分。

3)再在半径较大的轴处做螺旋线。在螺旋线起始处做一圆，让此圆沿螺旋线扫描并相差，得出半球形螺旋滚道。

1.2摇臂轴

摇臂轴上的齿扇与转向螺母下方的齿条构成转向器第二级传动副，同时又是转向器的输出机构。设计的摇臂轴三维图2所示。

结构分析：此为转向器第二级传动副的输出机构。由带花键的轴和轴上的齿扇组成。齿扇是变厚的，当齿条磨损时可用来调节齿条齿扇的啮合间隙。花键用来与摇臂轴连接，从而带动转向梯形转动，实现整个转向系统的最终目的。

UG绘图分析：（1)审二维图、定出三维制图方案

观察二维图得出三个基本要点：首先它是轴体，其次右端有花键，最后有带5个齿的变厚齿扇。初步定方案为：回转、相差的拉伸。

（2)UG绘图分析

1)按照二维图尺寸，利用回转特性画出轴，在有齿处轴为梯形轴。

2)如前述方法，做出右端的花键。

3)做与锥面相垂直的基准面。在基准面上做出两齿间隙草图，退出草图后进行相差的拉伸。再进行环形阵列。之后切下去8个齿。

2、汽车转向系统典型零件装配分析

2.1待装配到一起的零件

本节以联轴器的装配为例，介绍装配难点与技巧如图3所示，为要装到一起的联轴器零件图。

2.2装配难点与技巧

装配零件时的首要问题是方向的确定。有时由于画图时基准的不同，会使待装零件与已装零件的方向与所要求的相反或成一定角度。若成相反关系则可利用假定约束先将其方向定住，然后设置所要的约束，再将假定约束删除即可。若成一定角度则可将其按这个角度先定位，然后利用重定位将其旋转到正确位置。

2.3联轴器装配过程分析

可按面与面配合、孔与孔对齐，再结合上述的装配技巧，可依次将联轴器梯形块、联轴器接头、螺栓、螺母等装配到联轴器铰垫上。

如图4所示，即为已装配好的联轴器。

3、汽车转向系统UG建模展示

本文最终所建汽车转向系统如下图所示，为方便展示搭配了车轮。

4、小结

通过应用UG软件对汽车转向系统进行三维实体建模及装配，总结出一套简单而又可行的UG软件使用技巧，能够大大的提高产品在研究、开发及生产中的效率，并减少设计人员的工作时间。在汽车设计和生产中能够运用UG软件进行较为复杂的参数化模型的建立。

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[2]马文英.应用UG软件提高设计水平.

[3]彭岳华,盛治华.基于UG软件开发平台的汽车产品开发.

[4]何铀,韦树成.UG运动分析在汽车转向梯形设计中的应用.

[5]谢刚,殷国富,朱目成.基于参数化特征建模的汽车转向器CAD系统的研制.

[6]王哲,王浩生,徐宏.基于 UG的电动汽车底盘三维总布置设计系统.

[7]王良模,尹浩,魏雪军,章骏,赵振东.某轻型越野汽车操纵稳定性的仿真分析.

[8]重型工业.应用UG软件实现汽车零部件的参数化设计.

[9]侯文君，石娟娟，孙汉旭.基于 UG的一种虚拟装配技术的改进方法.

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，助理讲师，就职于北京电子科技职业学院，主要研究新能源汽车方向。