基于UG軟件SWC390BH型十字軸式萬向聯(lián)軸器的虛擬建模與裝配方法

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)的計算機(jī)輔助設(shè)計、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。文章運用UG8.0軟件實現(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)計中的優(yōu)勢。通過建模與裝配實例，介紹UG軟件建模、裝配、運動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)新活動計劃（新苗人才計劃）項目，項目名稱“虛擬現(xiàn)實技術(shù)在萬向節(jié)結(jié)構(gòu)與拆裝中的應(yīng)用”，以此項目為基礎(chǔ)對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;運動仿真

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、花鍵軸、花鍵套、焊接軸叉兩個、法蘭軸叉兩個、連接鋼管、十字包組件兩個，其他零件若干，其中花鍵軸與一個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)，延長了使用壽命，便于維護(hù)。適用于軋鋼機(jī)械、起重運輸機(jī)械及其他重型機(jī)械，聯(lián)接兩個不同軸線的傳動軸系，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)按實測尺寸選配，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號工業(yè)鋰基潤滑脂潤滑。

7）當(dāng)萬向聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)數(shù)n≥300r/min時應(yīng)進(jìn)行動平衡，其平衡精度等級為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)軸器裝配分為四個部裝一個總裝，四個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)軸器運動仿真

為進(jìn)行聯(lián)軸器運動仿真，設(shè)計連接法蘭軸及支架并進(jìn)行裝配，形成可進(jìn)行運動仿真模型如圖。運動仿真連桿與運動副定義。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連桿前后各一個共兩個連桿，十字包組件前后各一個共兩個連桿，花鍵軸叉組件為一個連桿，花鍵套軸叉組件為一個連桿共7個連桿。支架為固定副無需定義在定義固定連桿時可自動生成，支架前側(cè)與連接法蘭軸之間定義驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副，其他運動副均為非驅(qū)動，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，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，一個十包定義四個旋轉(zhuǎn)副，兩個十字包共定義旋轉(zhuǎn)副八個，花鍵軸叉組件與花鍵套軸叉組件之間連接為滑動連接，在一個花鍵的兩個垂直平面上分別定義一個滑動副共兩個滑動副，共定義運動副13個。定義解算方案，分析類型運動學(xué)/動力學(xué)，時間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)行運動學(xué)仿真。

4.結(jié)論

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

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