基于UG軟件SWC390BH型十字軸式萬向聯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一體的三維參數化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，在機械和電子工業領域得到了廣泛應用。文章運用UG8.0軟件實現SWC390BH型萬向聯軸器的虛擬建模與裝配，體現CAD在產品設計中的優勢。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年浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）項目，項目名稱“虛擬現實技術在萬向節結構與拆裝中的應用”，以此項目為基礎對UG軟件虛擬建模與裝配方法進行了專門的研究。

關鍵詞：基準;幾何約束;運動仿真

SWC390BH型聯軸器是十字軸式萬向聯軸器中的標準伸縮焊接式萬向聯軸器其基本結構如圖有連接鍵兩個、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節，延長了使用壽命，便于維護。適用于軋鋼機械、起重運輸機械及其他重型機械，聯接兩個不同軸線的傳動軸系，回轉直徑390mm;伸縮量170mm;傳遞公稱轉矩320KN.m;軸線折角≤15°。

1.SWC390BH型十字軸式萬向聯軸器建模

此聯軸器中與十字包組件連接軸叉結構較復雜，以下為法蘭軸叉零件基本建模過程。

2.SWC390BH型十字軸式萬向聯軸器裝配

裝配技術要求：

1）軸承內的調整墊應按實測尺寸選配，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位于同一平面內，其偏差不得超過1°。

3）萬向節應轉動靈活，無卡滯現象。

4）萬向聯軸器組裝后，花鍵軸應伸縮靈活，無卡滯現象。

5）法蘭結合面不得有碰傷、劃痕、黑斑等現象。

6）軸承和花鍵用2號工業鋰基潤滑脂潤滑。

7）當萬向聯軸器的工作轉數n≥300r/min時應進行動平衡，其平衡精度等級為G16。

8）萬向聯軸器在包裝前應清洗干凈，結合面涂防銹劑，非結合面涂油漆。

為簡化裝配過程明確各零件之間的相互位置關系，將SWC390BH型十字軸式萬向聯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整，裝配后結果如圖。

3.SWC390BH型十字軸式萬向聯軸器運動仿真

為進行聯軸器運動仿真，設計連接法蘭軸及支架并進行裝配，形成可進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，支架前側與連接法蘭軸之間定義驅動旋轉副，其他運動副均為非驅動，支架后側與后側連接法蘭之間定義旋轉副，十字包組件與法蘭軸叉組件兩處連接定義旋轉副兩個，十字包組件與花鍵套軸叉組件兩處連接定義旋轉副兩個，一個十包定義四個旋轉副，兩個十字包共定義旋轉副八個，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/動力學，時間50s，步數6000，包含靜態分析，重力常數9.8，求解后可進行運動學仿真。

4.結論

UG（Unigraphics NX）軟件功能強大，建模過程中的核心問題在于對基準的理解、創建、選擇與應用，裝配過程中應以實際裝配的技術要求為基礎確定虛擬裝配的關鍵問題，通過虛擬裝配檢驗設計的合理性，進一步優化設計與裝配工藝，運動仿真實現的前題是對連桿和運動副的合理定義，進而為模型的動力學仿真提供可能，通過UG軟件進行機械設計可以進一步縮短產品設計周期，減少設計成本，達到產品最優。

參考文獻

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