毕业设计（论文）皇冠PourCam32轿车发动机盖锁设计

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1、上海工程技术大学毕业设计（论文） 皇冠Pour Cam 32轿车发动机盖锁设计各专业完整优秀毕业论文设计图纸摘 要汽车发动机盖锁属于发动机盖的附件，是具有独立功能的部件。其功能旨在使其安全锁闭，并保证发动机盖与车身的相对位置在行车中不得自动开启，以保证驾驶员的视野不被挡住。本次课题研究的对象是皇冠PourCam32轿车发动机盖锁，该零件是卡板锁，采用辅助挂钩与卡板双重锁紧机构，使用可靠，不易自动脱开。通过了解发动机盖锁结构和工作原理，对其进行整体布置以及三个重要弹簧的布置和二次锁止位置的布置等。为了保证三个弹簧的正常工作，对它们的主要参数进行了设计计算,经过验算，其主要参数满足设计的要求，即在

2、弹簧受力情况下不会产生失效情况。发动机盖锁各零件主要是冲压而成的，总共完成9个主要零件的建模，比如锁体，卡板等等。然后通过不同的装配方式完成了发动机盖锁的总装配。通过UG的运动分析模块对发动机盖锁进行运动仿真分析，可以得出各机构在运动过程中不产生干涉，满足发动机盖锁的工况，并输出MPEG文件。本次课题设计，主要的研究理念是在研究汽车发动机盖锁的结构和工作原理的基础上，通过综合运用汽车专业知识和计算机辅助设计技术（UG软件），完成轿车发动机盖锁设计。关键词：发动机盖锁，布置，建模，装配，运动分析，UG Design of the Hood Lock of Royal Crown Pour Cam

3、 32 AutomobileABSTRACTThe automobile hood lock is an accessory of the automobile hood, which is a part to have the independent function. Its function is to make its safety lock shut, and guarantees the automobile hood not to open automatically relative to the position of the body in driving, in orde

4、r to guarantee the drivers eye shot not to be turned back. The investigative object of this thesis is the automobile hood lock of Royal crown Pour Cam 32 car. It is a chuck lock which is a dual lock organization adopting the assistance hook and the chuck and is dependable to use and uneasily looses.

5、By understanding its construction and work principle, the thesis introduces the integral arrangements of the automobile hood lock, the arrangements of the three important pull springs and the arrangements of the two locked positions. It should design and calculate the main parameters of the three pu

6、ll springs to promise them to work normally. After checking, the main design parameters meet the requirements that the springs would not fail under the force. The parts of he automobile hood lock is made by stamping. It is finished nine main parts modeling, such as lock body and so on. It realizes t

7、he three-dimensional emulations by the motion module of the UG software to ensure all the organizations not to be intervened when the automobile hood lock is working in order to meet the working conditions then output the MPEG files.The primary research principle of the thesis is to complete the des

8、ign of the automobile hood lock in making synthetically use of the automobile professional knowledge and the technique with the calculator (the software of UG) based on the construction and work principle of the automobile hood lock. Key words: Hood Lock，Disposal，The Model Creation，Assembly ，Motion

9、Analysis，UG 皇冠Pour Cam 32轿车发动机盖锁设计蒋玉琪0611032510 引言0.1 汽车发动机盖锁的作用 发动机盖锁是发动机盖的附件。由于现代轿车的发动机盖大多采用铰链在后的向后开启方式，所以在发动机盖的锁爪磨损后，车辆在行驶中受到风压作用，很可能掀开车盖，妨碍司机视线，从而引发交通事故。所以出于安全角度的考虑，人们设计了发动机盖锁。发动机盖锁的设计必须满足“安全性”的要求，即发动机盖锁不得自动开启；其次，为了保护车内部件，防止灰尘、油腻等进入车体内，损害零件，发动机盖锁必须具有“密封性”。所以，发动机盖锁从原先简单的钩子锁，逐步发展为设有二挡机构或安全钩装置的盖锁，并

10、在设计的同时还必须安装备用辅助挂钩系统。发动机盖锁的功能，旨在使其安全锁闭，并保证发动机盖与车身的相对位置，在行车中不得自动开启。0.2 发动机盖锁的分类及其应用 发动机盖锁按其锁体结构划分，可分为钩子锁、舌簧锁及卡板锁三种形式。这三种锁的作用原理，优缺点及应用范围的比较，可见表1.1所示。表1.1 三种发动机盖锁的比较卡板锁 舌簧锁 钩子锁工作原理发动机盖锁靠钩扣定位，采用辅助挂钩与卡板双重锁紧机构开盖时，在力的作用下使锁紧扭簧绕其轴心旋转，并与固定在内板上的上锁装置中的锁舌推杆脱离配合，机盖在回位弹簧的作用下弹离下锁紧装置，再拔动安全钩，即可打开机盖开盖时，作用力使锁钩绕其轴心旋转并与锁扣

11、脱离，靠弹簧压紧的支杆的作用将盖弹起，再拔开安全锁的第二道锁紧装置使机盖打开优点使用可靠，不易自动脱开机构简单、制造方便；磨损工作面不是同一平面，利于提高寿命结构紧凑、简单、噪声小；机件外表无大的突起，利于维修；使用可靠缺点锁体内构件尺寸形状精度要求高；适于专业化、大批量生产的构件关闭冲击噪声大；因振动易自动开启机盖，安全性差要求机盖装配位置准确性高，即锁钩与锁扣必须准确对中；锁支座成型较困难。应用夏利、丰田奥迪100、捷达高尔夫轿车上应用不多0.3 发动机盖锁的结构发动机盖锁的结构包括锁本体、内开机构和安全锁三部分。本课题选择皇冠PourCam32轿车发动机盖锁零件为研究对象，该盖锁零件是卡

12、板锁，其主要由锁体，内开机构（卡板、锁紧手柄、锁环、锁紧手柄回位弹簧、卡板回位弹簧、卡板回位弹簧钩块），和安全锁（辅助挂钩、辅助挂钩回位弹簧）组成。1 发动机盖锁的布置 在引言中我们已经了解了发动机盖锁的一些基本知识，本章主要介绍发动机盖锁的工作原理以及通过了解其工作原理来设计发动机盖锁的基本布置。发动机盖锁的基本布置包括发动机盖锁的布置空间，发动机盖锁固定位置的布置，发动机盖锁回位弹簧位置的布置，发动机盖锁两次锁止位置。1.1 发动机盖锁的工作原理本课题选择皇冠PourCam32轿车发动机盖锁零件为研究对象，该盖锁零件是卡板锁，它的具体工作原理及使用如下：（1） 先拉出位于仪表板左下方的拉杆

13、，此时缆锁带动发动机盖锁上的锁紧手柄绕其轴心旋转，发动机盖锁上的卡板则在回位弹簧的作用下，绕其轴心旋转，使发动机盖上的钩扣脱开。（2） 在钩扣脱开的情况下，略为抬起发动机盖，将发动机盖锁上的辅助挂钩拨向一边，使其脱出。（3） 然后抬起发动机盖，从撑竿内取出支撑杆，顶入发动机罩加强板的孔内。接着，再放下支撑杆，让发动机盖在约30cm高度处自由落下锁上（不要用手掀下罩盖），将辅助挂钩顶开，并在辅助挂钩回位弹簧的作用下锁紧。（4） 然后用手按下发动机盖，此时，卡板转动，带动内开机构，发动机盖锁二次锁止。（5） 关上发动机盖后再用手抬一下，以确保关合牢靠。1.2 发动机盖锁布置空间大小的粗略设计 发动

14、机盖锁安装在发动机盖锁板上，其空间的大小应保证不与其它零部件互相接触，不能产生运动干涉。整个发动机盖锁所占的空间为长为220mm，宽为90mm，高为150mm。整个发动机盖锁应在这个空间里设计，不允许超过这个空间范围。1.3 发动机盖锁的安装固定位置的布置 发动机盖锁的固定主要通过锁体的左耳，右耳，和下端部分三个固定孔固定，以保证发动机盖锁在汽车行驶过程中，不因汽车的振动而脱落，保证发动机盖锁的正常的锁止功能。其三个定位孔在锁体的大概方位见图1.1所示。图1.1 发动机盖锁的定位孔的相对位置1.4 发动机盖锁回位弹簧的总体布置发动机盖锁会位弹簧是发动机盖锁产生功能的最主要的零件，其布置形式也是

15、多种多样的。本课题的布置形式是由卡板锁的特点决定的。其总的布置形式如图1.2所示。图1.2 发动机盖锁回位弹簧的总体布置1.4.1 辅助拉钩回位弹簧的布置 辅助拉钩回位弹簧是用于回位辅助挂钩的。在开启发动机盖时，当拨开辅助挂钩后，发动机盖就可以打开了，辅助拉钩回位弹簧则使辅助挂钩回位到原来的位置。当发动机盖向下自由落体运动时，辅助挂钩在发动机盖重力的作用下，拨开辅助挂钩后继续落下，直到辅助拉钩回位弹簧回位辅助挂钩，这样就达到了第一次锁止。辅助拉钩回位弹簧的一头拉钩与锁体相连，一头拉钩和辅助挂钩相连，其空间布置的大致的方位见图1.3。图1.3 辅助拉钩回位弹簧的布置位置1.4.2 卡板回位弹簧的

16、布置卡板回位弹簧是用于回位卡板的。在开启发动机盖时，通过卡板回位弹簧的力来使卡板回到原来的位置，解除盖锁的第二道锁止，当合上发动机时，要用力来克服回位弹簧的力才能够进行第二道锁止。卡板回位弹簧的一头拉钩和卡板相连，另外一头拉钩与卡板回位弹簧钩块相连，其空间布置的大致的方位见图1.4所示。图1.4 卡板回位弹簧的布置位置1.4.3 锁紧手柄回位弹簧的布置锁紧手柄回位弹簧是用于回位锁紧手柄的。当开启发动机盖时，先拉出位于仪表板左下方的拉杆，此时缆锁带动发动机盖锁上的锁紧手柄绕其轴心旋转，发动机盖锁上的卡板则在回位弹簧的作用下，绕其轴心旋转，使发动机盖上的钩扣脱开。在关闭发动机盖时，需要一定的力来克

17、服锁紧手柄回位弹簧的力，此时，锁紧手柄通过锁紧手柄回位弹簧的作用锁住卡板，起到第二次锁止的作用。锁紧手柄回位弹簧的一头拉钩和锁体相连，另外一头拉钩与锁紧手柄相连，其空间布置的大致的方位见图1.5所示。图1.5 锁紧手柄回位弹簧的布置位置1.4.4 发动机盖锁回位弹簧布置总结 发动机盖锁弹簧的布置，主要是为了能过足够满足弹簧的工作空间和发挥弹簧的工作能力，为以后发动机盖锁的模型设计提供良好的规划，方便模型的设计过程，使不必要产生乱放弹簧，影响锁体和弹簧的装配。总之，发动机盖锁的弹簧简单布置是必不可少的。1.5 发动机盖锁两次锁止位置的布置 本课题的发动机盖锁所止是通过两次锁止来实现的。一次是通过

18、辅助挂钩来实现的，一次是卡板来实现的。此两次锁止的的大概位置如图1.6所示。图1.6 发动机盖锁两次锁止位置2 发动机盖锁主要参数的设计计算根据发动机盖锁的工作原理，可以看出弹簧的回位作用在发动机盖锁的工作过程中起到了主要的作用。弹簧的受力状态及其失效将引起整个汽车发动机盖锁的工作运转，并对于发动机盖的受力设计，起到一定的作用。所以对于汽车发动机盖锁上的三个拉簧的设计及其分析，是发动机盖锁设计上的主要参数。2.1 弹簧的类型、性能和应用 本课题使用的圆柱螺旋拉伸弹簧，主要应用于受拉伸载荷的场合。特性线呈线性，刚度稳定，结构简单，制造方便，应用广泛，在机械设备中多用于缓冲，减振以及储能和控制运动

19、等。此圆柱螺旋拉伸弹簧使用于冷卷，因此采用L型冷卷拉伸弹簧，其端部结构型式为圆钩型。2.2.弹簧的载荷类型 圆柱螺旋弹簧按所受载荷的情况分为三类：类受循环载荷作用次数在1106次以上的弹簧；类受循环载荷作用次数在11031106次范围内及受冲击载荷的弹簧；类受静载荷及受循环载荷作用次数在1103以下的弹簧。由盖锁系统耐久性试验，可以得到，发动机盖在开、合试验次数为5000次及其以下，在试验过程中盖锁系统不得出现严重损坏或失效。所以根据实际工作条件，确定弹簧的载荷类型为类。2.3 弹簧的材料本课题研究的弹簧属于小型弹簧，其材料的直径在5mm以下。小型弹簧多用冷拉（轧）弹簧钢丝冷卷成型后，只进行退

20、火处理制成。所以，由机械设计手册P7-10页，表7-2-2弹簧常用材料中，可以查得，弹簧的材料选择：碳素弹簧钢丝GB4357，牌号为2580，40Mn70Mn。选择直径规格为C级：0.0813.0/mm。（C级用于中等应力弹簧）2.4 弹簧的受力计算2.4.1卡板回位弹簧（Pullspring1）的受力计算1） 卡板回位弹簧的基本物理数据：d=1.8（ mm）；n=19；D=14 （mm）其中：d弹簧丝直径（mm）n弹簧的总圈数D弹簧的中径（mm）2） 确定一圈弹簧的刚度由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表中，根据d=1.8，D=14可以查得：单圈弹簧的刚度=37.

21、8（Nmm-1）3） 确定工作极限载荷，工作极限载荷下的单圈变形量由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表中，根据d=1.8，D=14可以查得： 工作极限载荷 =120.92（N），工作极限载荷下的单圈变形量 =3.203（mm）4） 确定弹簧的刚度根据机械设计手册P7-39页由公式1.9895（N/mm） 5） 确定拉簧的初拉力（1） 查机械设计手册P7-37页图7-2-5，根据旋绕比7.7778，得：初应力在42125Mpa范围内，取77Mpa（2） 根据机械设计手册P7-37得：初拉力（N） 6） 确定许用载荷（弹簧允许承受的最大载荷）（1）查机械设计手册P7-1

22、2页表7-2-3，根据材料直径d=1.8和材料种类碳素弹簧钢丝，得：（Mpa），（2）查机械设计手册P7-14页表7-2-6，根据弹簧材料和类型，得：许用切应力，取。 得：= （Mpa）， （3）查机械设计手册P7-28页表7-2-20，根据弹簧的旋绕比C=7.778 得：K=1.189（4）根据机械设计手册P7-39页由公式（N）7） 确定最大载荷下的变形量根据机械设计手册P7-39页由公式 （mm）8） 自由长度由机械设计手册P7-38页 ，表7-2-25得 (mm)9） 确定极限载荷下的变形量 由机械设计手册P7-39页 ，表7-2-26得 (mm) 10） 验算（1） 自由长度 =64

23、(mm) 65 (mm) 符合要求（2） 实际极限载荷 符合要求（3） 实际极限变形量 (mm) (mm) 符合要求2.4.2锁紧手柄回位弹簧（Pullspring2）的受力计算1） 锁紧手柄回位弹簧的基本物理数据：d=0.9（ mm）；n=22；D=9 （mm）其中：d弹簧丝直径（mm）n弹簧的总圈数D弹簧的中径（mm）2） 确定一圈弹簧的刚度由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表中，根据d=0.9，D=9可以查得：单圈弹簧的刚度=8.89（Nmm-1）3） 确定工作极限载荷，工作极限载荷下的单圈变形量由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表

24、中，根据d=0.9，D=9可以查得： 工作极限载荷 =27.92（N），工作极限载荷下的单圈变形量 =3.141（mm）4） 确定弹簧的刚度根据机械设计手册P7-39页由公式0.4041（N/mm） 5） 确定拉簧的初拉力（1） 查机械设计手册P7-37页图7-2-5，根据旋绕比10，得：初应力在2595Mpa范围内，取60Mpa（2） 根据机械设计手册P7-37得：初拉力（N） 6） 确定许用载荷（弹簧允许承受的最大载荷）（1）查机械设计手册P7-12页表7-2-3，根据材料直径d=0.9和材料种类碳素弹簧钢丝，得：（Mpa），(2) 查机械设计手册P7-14页表7-2-6，根据弹簧材料和类

25、型，得：许用切应力，取。 得：= （Mpa）， (3) 查机械设计手册P7-28页表7-2-20，根据弹簧的旋绕比C=10 得：K=1.145(4) 根据机械设计手册P7-39页由公式（N）7） 确定最大载荷下的变形量根据机械设计手册P7-39页由公式 （mm）8） 自由长度由机械设计手册P7-38页 ，表7-2-25得 (mm)9） 确定极限载荷下的变形量 由机械设计手册P7-39页 ，表7-2-26得 (mm) 10） 验算（1） 自由长度 =38.7(mm) 40 (mm) 符合要求（2） 实际极限载荷 符合要求（3） 实际极限变形量 (mm) (mm) 符合要求2.4.3 辅助挂钩回位

26、弹簧（Pullspring3）的受力计算1） 辅助挂钩回位弹簧的基本物理数据：d=0.9（ mm）；n=28；D=9 （mm）其中：d弹簧丝直径（mm）n弹簧的总圈数D弹簧的中径（mm）2） 确定一圈弹簧的刚度由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表中，根据d=0.9，D=9可以查得：单圈弹簧的刚度=8.89（Nmm-1）3） 确定工作极限载荷，工作极限载荷下的单圈变形量由机械设计手册P7-22页，表7-2-19圆柱螺旋压缩弹簧计算表中，根据d=0.9，D=9可以查得： 工作极限载荷 =27.92（N），工作极限载荷下的单圈变形量 =3.141（mm）4） 确定弹簧的刚

27、度根据机械设计手册P7-39页由公式0.3175（N/mm） 5） 确定拉簧的初拉力（1） 查机械设计手册P7-37页图7-2-5，根据旋绕比10，得：初应力在2595Mpa范围内，取60Mpa（2） 根据机械设计手册P7-37得：初拉力（N） 6） 确定许用载荷（弹簧允许承受的最大载荷）（1）查机械设计手册P7-12页表7-2-3，根据材料直径d=0.9和材料种类碳素弹簧钢丝，得：（Mpa），(2) 查机械设计手册P7-14页表7-2-6，根据弹簧材料和类型，得：许用切应力，取。 得：= （Mpa）， (3) 查机械设计手册P7-28页表7-2-20，根据弹簧的旋绕比C=10 得：K=1.1

28、45(4) 根据机械设计手册P7-39页由公式（N）7） 确定最大载荷下的变形量根据机械设计手册P7-39页由公式 （mm）8） 自由长度由机械设计手册P7-38页 ，表7-2-25得 (mm)9） 确定极限载荷下的变形量 由机械设计手册P7-39页 ，表7-2-26得 (mm) 10） 验算（1） 自由长度 =44.1(mm) 45 (mm) 符合要求（2） 实际极限载荷 符合要求（3） 实际极限变形量 (mm) (mm) 符合要求3 典型零件的建模Unigrahic设计零件主要有两种方法：一种是先设计二维草图或曲线轮廓，然后生成三维物体。另一种方法是直接生成一个三维实体。在设计过程中，这两

29、种方法可以同时使用。本章主要对本课题的主要典型零件进行详细的建模过程的说明，其中包括对锁紧手柄回位弹簧的设计建模和卡板的设计建模。通过对所有零件的建模，就可以为以后零件的装配提供方便。3.1 锁紧手柄回位弹簧的设计建模 3.1.1 锁紧手柄回位弹簧的基本数据发动机盖锁锁紧手柄回位弹簧的设计是根据其主要参数来设计建模，由前面第二章得到的锁紧手柄回位弹簧的基本数据:d=0.9（ mm）；n=22；D=9 （mm）；=38.7(mm)其中： d弹簧丝直径（mm）n弹簧的总圈数D弹簧的中径（mm）弹簧的中径（mm）3.1.2 锁紧手柄回位弹簧建模的操作步骤： 一、 建立新文件并进入建模环境。a) 建立

30、文件名为Pullspring 2的新文件，单位选择 毫米。b) 选择 应用建模，进入建模环境。 二、 建立螺旋线 a） 单击按钮，出现如图3.1所示建立螺旋线的对话框。b） 按照图3.1所示，输入螺旋线的参数， 并单击确定按钮，生成如图3.2所示的螺旋曲线。 图3.1 螺旋线的对话框 图3.2螺旋曲线 三、 建立拉簧下端钩子的草图 a ）选择 插入基准/点基准轴, 或者单击出现基准轴对话框。选取ZC为基准轴，如3.3所示。 图3.3 基准轴对话框 图3.4 基准平面对话框 b ）选择 插入基准/点基准平面, 或者单击出现基准平面对话框。选取XC-ZC为基准平面，如3.4所示。c ) 选择图标，

31、并在图形窗口中选择上面所建的XC-ZC的基准面和ZC轴的基准轴，在跟随的小窗口中输入22.5度，生成所要确定的基准平面A，最后单击按钮，就会生成如图3.5的图形。基准平面A 图3.5 基准平面Ad ）选择 插入草图，或者单击，进入草图构建环境。选择图3.5所示的基准平面A为草图的放置平面。e ）系统自动将草图平面转正，通过使用草图曲线中直线圆和快速裁剪，绘制如图3.6的草图，通过半径，垂直标注如3.6所示。图3.6 拉簧下端钩子草图 f ）再次单击草图工具按钮，回到建模环境。四、 建立拉簧上端钩子的草图 a ）选择图标，并在图形窗口中选择上面所建的XC-ZC的基准面和ZC轴的基准轴，在跟随的小

32、窗口中输入-22.5度，生成所要确定的基准平面B，最后单击按钮，就会生成如图3.7的图形。 b ）选择 插入草图，或者单击，进入草图构建环境。选择图3.7所示的基准平面B为草图的放置平面。基准平面B 图3.7 基准平面Bc ）以同样的方法建立弹簧上端钩子草图，如图3.8所示，然后再回到建模环境。 3.8 弹簧上端钩子草图五、建立桥接线 a ） 选择 插入曲线中的一条曲线桥接，或者单击，出现桥接曲线对话框。选择桥接的第一条曲线为螺旋线，第二条曲线为弹簧下端钩子线，连续方式选择相切，形状控制为端点，然后点击确定按钮，就出现如图3.9所示的桥接好的连续线。桥接线图3.9 桥接曲线b ） 以同样的方法

33、桥接螺旋线和上端钩子线。这样就可以进行管道操作了。六、建立管道a ）选择 插入扫描管道，或者单击，出现如图3.10所示的软管对话框。b ) 在对话框内输入外直径为0.9mm ，内直径为0mm，输出类型如多端，单击确定按钮，选择引导线串是整个桥接曲线，再按确定按钮就可以生成弹簧模型，点击基准平面按右键隐藏，模型如3.11所示。 图3.10 软管对话框 图3.11 弹簧模型图七、 选择FileSave,存储部件文件。八、 用上述同样的方法，完成发动机盖锁的其他两个弹簧的建模。3.2 卡板的设计建模一、 建立新文件并进入建模应用。a) 选择FileNew, 选择保存文件的目录路径，设置单位为毫米。b

34、) 在文件名文本输入框输入文件名：Plate，单击OK按钮。c) 选择 应用建模 ，进入建模环境。二、 建立卡板的主体模型a) 选择 插入草图，出现如图3.12所示的选取基准平面对话框。选取XC-YC为基准平面，然后单击完成按钮，生成草图初始界面，并出现如图3.13所示的草图曲线和草图约束工具条。 图3.12 草图选取基准面对话框 图3.13 草图曲线及约束工具条b) 绘制如图3.14所示的草图。 3.14 卡板主体草图c) 单击按钮，退出草图界面。选择按钮，出现拉伸实体对话框。选择草图的线条，单击OK。选择方向距离Z轴方向作为拉伸方向，然后在如图3.15所示的对话框中填入拉伸距离参数3.15

35、，并单击OK，完成实体拉伸，如图3.16所示。 3.15 拉伸距离 3.16 拉伸实体三、 卡板钩的建立a) 选择 插入草图，点击按钮，选取XC-YC为平面，然后在图3.17输入3.15并按按钮，生成草图初始界面，并出现如图3.18所示的基准平面C 。基准平面C 3.17 偏置距离 3.18 基准平面Cb) 绘制如图3.19所示的草图。 3.19 卡板钩草图c) 单击按钮，退出草图界面。选择按钮，出现拉伸实体对话框。选择草图的线条，单击OK。选择方向距离Z轴方向作为拉伸方向，在拉伸距离对话框输入17mm，并单击OK，完成实体拉伸。d) 单击按钮，对拉伸体进行U-形键槽的建立。选择好放置面和水平

36、方向，按图3.20所示的U-形键槽对话框进行建模。然后通过定位完成卡板钩模型的建立，如图3.21所示。 图3.20 U-形键槽对话框 图3.21卡板钩模型四、 卡板定位孔的建立 卡板定位孔的建立和卡板主模型以及卡板钩的设计方法相同，最后通过按钮生成的图像如图3.22所示。图3.22 卡板定位孔五、 倒圆角 首先选择按钮，再次选择要倒圆的边，然后输入所需的半径，这样卡板的模型就建好了，如图3.23所示。 3.23 卡板模型六、 选择FileSave,存储部件文件。4 发动机盖锁的装配4.1 UG软件装配概况装配是将设计好的零部件进行组织，定位，相互配合的操作，提供产品整体模型，为生成装配图做准备

37、。UG软件主要采用虚拟装配的模式进行装配，装配件中的零件与原零件之间是指针引用链接关系，对原零件的修改会自动反映到装配件中，装配文件中只保留着零件间的装配关系和读取零件的指针，不仅保证了装配模型和零件设计完全双向相关，更能节约计算机的系统资源，提高了装配速度。UG虚拟装配提供了三种装配方法：自顶向下装配、自底向上装配及混和装配。本课题运用的就是自底向上装配。所谓自底向上装配是指先建立单个零件的几何模型即组件，再将各组件添加到装配中，最后完成装配件，自底向上逐级地进行装配设计。自底向上装配中，组件的定位方法有两种，即绝对坐标定位方法和配对定位方法。一般来说，第1个组件采用绝对坐标定位方法添加，其

38、余组件采用配对定位方法添加。配对定位方法的优点是部件修改后，装配关系不会改变。装配的一般操作过程都遵循以下步骤： 设定装配文件打开方式 建立装配结构 利用定位约束装配 装配情况的检查4.2 几个典型零件的装配过程一、 新建部件Assembly.prt作为装配件。并选择应用装配，进入装配模块。二、 用绝对坐标定位方法装配锁体。 a) 选择装配组件添加已存的，弹出选择部件对话框如图4.1所示。 b) 选择要添加的部件文件（锁体），单击确定按钮，弹出添加已有部件对话框如图4.2所示，按图4.2所示的确定定位方式和引用方式。 c) 单击确定按钮，弹出点构造器菜单。选择基准点为（0,0,0），即坐标原点

39、作为参考点，再单击确定将部件定位。 图4.1 选择部件对话框 图4.2 添加已有部件对话框三、用配对方法装配部件（卡板）a) 用相同的方法选择卡板部件，按图4.3所示进行添加部件。图4.3 添加已有部件对话框平面2b ) 单击确定，则出现配对条件对话框，建立零件间的约束条件。首先点击配对类型栏中的配对约束，选择平面1和平面2作为配对平面，如图4.4所示。其次选择对齐约束，选择孔1和孔2作为对齐面。孔1孔2平面1 图4.4 卡板约束条件四、 用配对方法装配部件（锁紧手柄）。用上述方法，建立平面1和平面2的配对约束以及孔1和孔2的对齐约束，如图4.5所示。平面2孔2孔1平面1 图4.5锁紧手柄约束

40、条件五、用配对方法装配部件（辅助手柄） 用上述方法，建立平面1和平面2的配对约束以及孔1和孔2的对齐约束，如图4.6所示 。孔1孔2平面2平面1 图4.6辅助手柄约束条件六、总装配效果图 通过对各零件的装配，可以很简单得完成总装配图，为以后的运动分析提供保证。发动机盖锁的总装配图如图4.7所示。图4.7 发动机盖锁的总装配图4.3 装配排列的应用为了便于运动分析，需要建立多个组件的不同装配位置，所以采用装配排列这个比较有效的手段,以下举例一个装配排列的具体步骤：一、在装配工具栏上选择按钮，出现装配排列对话框，建立如图4.8所示的装配安排顺序，然后确定。4.8 装配排列对话框二、在装配导航器中选

41、择Plate，按右键属性，从弹出的组件属性对话框中选择参数，在排列单选框中点击单独地定位，如图4.9所示。三、在装配导航器中将鼠标放在Assembly2上，按右键排列Position4。四、再次在装配导航器中选择Plate，按右键重定位，出现如图4.10的组件重定位对话框，选择变换绕一点旋转，然后选择圆心，通过旋转把卡板放置到所要的位置。五、按卡板的重定位方法一样，将锁紧手柄也放置在适当位置，这样就完成了Position4的装配排列，如图4.11所示。 4.9 组件属性对话框 4.10 组件重定位对话框4.11 Position4 装配排列图4.4 装配总结 在装配过程中，最主要先要了解零件间

42、的相互关系及位置，确定它们间的约束条件，然后通过定位对零件做出合理的装配。在装配过程中，要灵活利用装配模块中提供的装配方法。同时，为了以后机构的运动分析，要对装配总成进行装配排列。5 汽车发动机盖锁的运动分析 在工程设计中，常需要对设计的机构进行运动和动力分析，从而预知机构是否满足要求，保证设计的可靠性。UG运动分析模块提供强大的静态，运动，动力分析计算和动态运动仿真功能。用户通常可以在UG建模和装配模块中完成模型的建模和装配，然后进入机构分析模块建立Scenario模块，通过创建构件，运动副和载荷等对象，对机构进行分析和仿真。分析结果一般是使用户能够直观了解机构系统性能的数据，并可以用多种方

43、式输出分析结果。另外，利用机构分析模块，可建立多个Scenario模型，在各Scenario模型中单独编辑特征参数后，通过分析并比较各模型的分析结果，可将分析结果比较理想的Scenario模型的特征参数，通过内部表达式输出至主模型，从而实现对机构模型的参数优化。5.1 设计思路 UG运动分析模块，用于建立机构的运动模型，从而进行机构运动学分析和机构动力学分析，具体为，可以进行机构的运动干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。UG运动分析模块，认为机构是一组连接在一起运动的集合，在这里，连杆含义很大，凡是机构中可以运动的零部件都可以称之为连杆。创建机

44、构的运动分析方案分为以下四步：1. 创建运动分析方案 在机构装配图中创建机构新的运动分析方案2. 创建连杆 将机构中所有可以运动的零部件定义为一个个连杆3. 创建运动副 创建机构约束连杆运动的运动副，例如，旋转副、滑动副，球面副等等。4. 定义运动驱动形式 运动驱动是用于使机构运动起来的原动力。每一个运动副可以包含以下5种可能的运动驱动中的一种： 无运动驱动（机构只受重力作用） 运动函数（用数学函数定义运动方式） 恒定驱动（恒定的速度和加速度） 简谐运动驱动（简谐运动的振幅、频率和相位角） 关节运动驱动（运动副每步的步长和运动总步数） 创建好机构的运动分析方案，便可以利用基于时间的运动仿真或是

45、基于位移的关节仿真，使机构按照指定的运动形式运动，从而进行机构的运动分析和动力分析。本章通过发动机盖锁的运动分析，可以使我学到UG运动分析模块的使用方法和基本技巧。5.2 装配排列4运动分析5.2.1 创建运动分析方案1) 调用“打开”命令，打开assembly2.prt文件。2) 选择菜单栏中应用运动分析 ，进入运动分析模块。单击绘图窗口右侧按钮，可以弹出Scenario导航器。3) 在Scenario导航器中，在assembly2上单击鼠标右键，弹出“新Scenario”，单击左键确定，就可以创建装配排列默认的排列Position4的运动方案Scenario_3。（注：在运动分析模块中，运

46、动分析只针对装配排列中默认的选项，所以在进行运动分析前要重新对所要进行运动位置的排列设置）5.2.2 创建连杆 在Scenario导航器中，在Scenario_3上单击鼠标右键，选择新连杆，弹出连杆对话框，然后选择卡板，选择连杆默认的名字为L001，单击确定就可以创建Scenario_3的一个连杆了。同样的方法，设置锁紧手柄为连杆L002，设置发动机盖为连杆L003，设置辅助手柄为连杆L004。5.2.3 创建运动副 在Scenario导航器中，在Scenario_3上单击鼠标右键，选择新运动副下的旋转副，弹出运动副对话框，根据提示选择第一连杆为卡板，编辑第一连杆的圆点为圆心和运动方向为顺时针

47、，选择旋转副默认的名字为J001。同样的方法建立锁紧手柄的旋转副为J002 ，发动机盖的旋转副为J003，辅助手柄的旋转副为J004。5.2.4 定义运动驱动形式 在定义运动驱动形式的过程中，也是在运动副对话框中运动驱动下拉菜单中选择恒定的，加速度设置为80，见图5.1所示。最后单击确定完成Scenario_3的方案分析，其效果图如图5.2所示。 图5.1 定义运动驱动 图5.2 Scenario_效果图 5.2.5 其他排列的运动分析方案 按同样的方法建立各个装配排列的运动分析，其具体设置可以查看见表5.1。 表5.1 不同运动分析方案的具体设置运动分析方案连杆名旋转副名部件名Scenari

48、o1L001J001发动机盖Scenario2L001 L002 L003J001J002J003卡板 发动机盖 辅助挂钩 Scenario3L001L002L003L004J001 J002 J003 J004卡板锁紧手柄发动机盖辅助挂钩Scenario4L001J001锁紧手柄5.3 发动机盖锁关节运动仿真5.3.1 关节运动仿真分析概述 关节运动驱动是指，某一运动副按照特定的步长（旋转或线性位移）和特定的步数运动，所需要输入的参数为步长和步数。关节运动仿真分析是基于位移的机构运动分析。关节运动分析的优点就在于可以同时使多个运动副同时运动，并且每一个运动付的所给定的步数和步长可以不同。 5

49、.3.2 scenario_3方案的关节运动的建立过程1）在Scenario导航器中，在Scenario_3上单击鼠标右键，选择运动分析下的球铰，弹出球铰对话框，如图5.3所示。2）在球铰对话框中在运动副的名字前打上激活关节运动付。这样就可以编辑所要的步长大小和位移了。在步数选项中选择步数为36。3）然后再点击单步向前按钮，这样就可以模拟Scenario_3的运动分析，其运动的参数变化见图5.4所示。 图5.3 运动初始值 图5.4运动最终值 4 ) 用上述相同的方法，建立scenario_1、scenario_2、scenario_4各方案中的关节运动，并进行全程运动模拟。5.4 MPEG电

50、影文件的生成为了能够让运动更加形象逼真，UG在运动分析模块中还提供了一个功能，即可以将模型的模拟运动输出成可以播放的MPEG文件，这样，整个发动机盖锁的运动过程可以分步的话以动画的形式表现出来了。要生成MPEG电影文件，首先要创建照相机的视点或路径，然后才能生成运动仿真的MPEG文件。5.4.1 创建scenario_1照相机的视点或路径1) 选择视图下拉菜单下的可视化选项中的创建动画按钮，出现如图5.5所示的高质量图像动画对话框。 图5.5 高质量图像对话框图5.6 关键帧对话框2）在高质量图像动画对话框中定义动画名称为motion3,创建轨迹的方法选为定义关键帧，用来作为照相机的路径。3）

51、然后通过关键帧对话框来编辑关键帧，其编辑的参数如图5.6关键帧对话框所示，然后单击确定按钮回到高质量图像动画对话框。4）然后就可以在高质量图像动画对话框中的预览动画按钮就可以出现预览动画对话框，如图5.7所示。在预览动画对话框中单击播放就可以预览动画，以查看照相机路径设置是否正确。5）同样的单击确定按钮回到高质量图像动画对话框，点击参数按钮出现编辑参数对话框，如图5.8所示，输入动画文件名为motion3,其类型为Mpeg-1,并单击确定按钮。 图5.7预览动画对话框图5.8 编辑参数对话框6）用上述相同的方法，分别为scenario1、scenario2、scenario4运动分析方案创建照

52、相机的视点或路径的过程。5.4.2 生成运动仿真的MPEG文件1）进入scenario_3运动分析方案,在球铰对话框中点击单步向前按钮，并在该对话框中的更多选项按钮中选择使用电子表格，这样就弹出运行电子表格对话框，如图5.9所示，然后单击播放按钮，并点击确定按钮，完成一个模拟循环。2) 在Scenario导航器中，在Scenario_3上单击鼠标右键,在导出下拉菜单中选择所要导出的文件类型，即MPEG，出现MPEG对话框，如图5.10所示。在该对话框中选择要输出的文件名，点击预览动画按钮可以检查所输出的动画是否正确。然后单击确定按钮完成动画的输出。 图5.9 运行电子表格对话框 图5.10MP

53、EG对话框）用上述相同的方法，分别为scenario_1、scenario_2、scenario_4运动分析方案生成运动仿真的MPEG文件，并分别输出MPEG电影文件scenario1.mpg、scenario2.mpg、scenario4.mpg。5.4.3 运动模拟仿真总结本章通过建立运动分析方案完成了运动仿真分析，可以对发动机盖锁的运动进行比较形象的描述，这样就更能够设计的准确性和其工作的工作过程。通过运动仿真分析，整个零件在工作情况下，没有产生干涉现象，符合工况要求。6总结 本次课题设计，主要的研究理念是在研究汽车发动机盖锁的结构和工作原理的基础上，通过综合运用汽车专业知识和计算机辅助

54、设计技术（UG软件），完成轿车发动机盖锁设计。首先，通过了解发动机盖锁的工作原理来设计发动机盖锁的基本布置，完成了发动机盖锁的布置空间，发动机盖锁固定位置的布置，发动机盖锁回位弹簧位置的布置，发动机盖锁两次锁止位置。其次，为了达到工况要求，对发动机盖锁的三个回位弹簧的主要参数进行了详细的设计计算，并通过验算得出三个弹簧满足工况需要。第三，通过不同的建模方法，对发动机零件进行了建模，完成了所有零件的建模，主要包括卡板，锁体，锁紧手柄等等。第四，在完成建模后，通过了解各零件的装配关系，使用UG装配模块对发动机盖锁进行了总装配，并完成了装配排列。最后，通过建立运动分析方案完成了运动仿真分析，可以对发

55、动机盖锁的运动进行比较形象的描述，这样就更能够设计的准确性和其工作的工作过程。通过运动仿真分析，整个零件在工作情况下，没有产生干涉现象，符合工况要求。参考文献1 康鹏工作室.UG NX3 三维见模精彩实例导航M.北京:机械工业出版社,2005.2 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2004.3 胡仁喜，夏德伟，曹永刚.Unigraphics NX 3.0 M.北京:机械工业出版社,2005.4 赵德祥，徐腾岗，唐觉明.画法几何及机械制图 M.上海:上海远东出版社,2002.5 赵波,赵晓昱,侯炜.汽车发动机盖锁虚拟样机建立和分析J.机械设计与制造,2005,10(10):19206

56、 黄虎，赵波，刘宇虹，刘颖.虚拟样机技术在汽车发动机盖锁设计中的应用J机械设 计，2005.8第22卷第8期7 汽车工程手册编辑委员会 . 汽车工程手册试验篇M . 北京：人民交通出版社，2001.5.8熊光楞. 产品制造中的建模和仿真OL.先进制造技术信息网站： 9 赵波，龚勉，屠建中. UG CAD实用教材(NX2版)M . 北京：清华大学出版社，2005.10 严翼飞，美Unigraphics Solutions Inc.UG板金设计培训教程M . 北京：清华大学出版社，2002.11 龚勉，唐海翔，赵波，陈向军. UG CAD应用案例集（NX版）M . 北京：清华大学出版社，2003.

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