□ 張宗彩 □ 句 帥

1.朔州職業(yè)技術學院 山西朔州 036000

2.三通億達汽車電器有限責任公司 山西朔州 036000

目前，汽車內(nèi)燃機使用的起動機多數(shù)為強制嚙合式起動機，這種起動機由于在設計結(jié)構上的局限性導致強制嚙合式起動機在啟動內(nèi)燃機過程中存在諸多問題和缺點，常常造成起動機驅(qū)動齒輪與內(nèi)燃機飛輪齒環(huán)嚙合時相互沖撞，造成輪齒的“銑齒”、“頂齒”現(xiàn)象，嚴重時兩齒輪同時被“銑消”而報廢。這種現(xiàn)象在我國氣溫較低的北方地區(qū)尤為嚴重。估計全國每年報廢起動機約100萬臺，直接經(jīng)濟損失為10億元人民幣。筆者在分析強制嚙合式起動機缺陷的基礎上，使用UG NX8.0軟件研究和開發(fā)出一種穩(wěn)定性高、嚙合率好以及結(jié)構緊湊、性能優(yōu)越、使用壽命長的新型導向嚙合式汽車起動機。

在機械設計軟件中，UG NX和Pro/E［1］都是當今中小企業(yè)普遍采用的設計軟件，因UG NX的機械設計模塊提供了更加靈活多樣的建模方法，而且對參數(shù)化建模［2］的支撐也不弱，更特別之處在于NX CAM模塊為數(shù)控機床編程提供了更加完整的解決方案，可以實現(xiàn)與西門子數(shù)控機床的無縫結(jié)合，另外UG NX提供的這些解決方案可以全面地提高產(chǎn)品設計過程的效率，削減企業(yè)生產(chǎn)成本，并最終縮短產(chǎn)品進入市場的時間。所以，最終選擇UG NX8.0作為這種新型導向嚙合式汽車起動機的設計軟件。

1 建模過程

重新設計的新型導向嚙合式汽車起動機共由40多個零件組成，每個零件都可以使用UG NX8.0提供的參數(shù)化建模方式完成建模。以端面棘輪零件為例（如圖1所示），不同型號起動機使用的棘輪零件尺寸是不同的，在設計一個新型號的起動機時，如果給端面棘輪零件重新依次建模，既費時又費力，利用UG NX8.0提供的表達式對話框（如圖2所示）和電子表格編輯功能（如圖3所示），可以輕松實現(xiàn)新的端面棘輪零件的建立，只要標記好每個參數(shù)的含義，重新賦予新的數(shù)值就可以建立全新尺寸的端面棘輪零件。

▲圖1 棘輪

▲圖2 表達式對話框

▲圖3 電子表格編輯

▲圖4 四分之一剖視圖

▲圖5 渲染圖

另外，對于相互配合的零部件之間，UG NX8.0提供了“部件間引用”這個強大的功能來進一步提高參數(shù)化建模速度。例如，與端面棘輪協(xié)同工作的行星輪長方體型軸的寬度參數(shù)表達式，就可通過引用棘輪的方口型孔寬參數(shù)表達式尺寸值來生成，并且當棘輪的方口型孔寬參數(shù)表達式尺寸值被更新時，引用它的行星輪長方體型軸的寬度參數(shù)表達式值也會被自動更新。

2 裝配過程

UG NX8.0的裝配模塊提供了3種零件裝配模式：①自底向上裝配，②自頂向下裝配，③混合裝配。在新型導向嚙合式汽車起動機的各個零部件都已經(jīng)建立完成的基礎上，應采用自底向上的裝配模式。先把驅(qū)動電機組件部分子裝配體裝配好，并且讓其作為整個裝配結(jié)構的基礎件，以絕對安裝方式固定在裝配空間中；其次裝配行星輪減速器系統(tǒng)，以相對安裝方式固定在驅(qū)動電機組件上；最后把驅(qū)動軸工作部分組件和繼電器組件子裝配體裝配到系統(tǒng)中，完成新型導向嚙合式汽車起動機零部件的整體裝配。在裝配過程中，一旦發(fā)現(xiàn)相互配合的兩個或多個零部件之間有干涉或配合關系不合理，可立刻返回到三維零部件狀態(tài)進行修改，修改后再返回到裝配體狀態(tài)［3］繼續(xù)裝配。 整體裝配模型完整地表達了新型起動機產(chǎn)品的外觀造型信息，還清楚地描述了各個組成部件之間設計參數(shù)的繼承關系和相關位置約束關系，這樣就保證了產(chǎn)品設計參數(shù)的一致性，從而支持產(chǎn)品的并行設計，以適應新的產(chǎn)品設計需求。裝配結(jié)果如圖（4）、（5）所示。

3 結(jié)論

本文首先提出了一種與傳統(tǒng)的強制嚙合式起動機相比較，穩(wěn)定性更高、嚙合率更好、結(jié)構更加緊湊、性能更加優(yōu)越、使用壽命更長的新型導向嚙合式汽車起動機，利用UG NX8.0軟件提供的強大參數(shù)化建模功能模塊和裝配模塊，完成這種新型起動機的設計和建模過程，為研究這種新型起動機產(chǎn)品的結(jié)構特性、振動特性、溫度分布［4］以及機械仿真、有限元分析和零件數(shù)控加工等提供了三維模型基礎，這種設計方法為提高產(chǎn)品的設計效率和質(zhì)量提供了良好的保證。

［1］ 張宗彩，張平寬.基于OpenGL和Pro/E的軸向振動鉆削仿真技術的研究［J］.機床與液壓，2009（3）：136-137.

［2］ 黃正勝，黃勤，疏劍.三環(huán)減速器內(nèi)齒環(huán)的參數(shù)化建模［J］.煤礦機械，2008（9）：55.

［3］ 李銳，汪小芳.基于UG的三缸活塞式空氣壓縮機的虛擬設計［J］.機械工程與自動化，2008（10）：65-67.

［4］ 黃勤，黃正勝，曹爭光.三環(huán)減速器內(nèi)齒環(huán)的參數(shù)化虛擬裝配［J］.煤礦機械，2009（2）：193-194.