基于UG的车轮三维建模.doc

江苏理工学院课程设计

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

汽车专业课程设计

基于UG的车轮三维建模设计

学院名称： 汽车与交通工程学院
专 业： 汽车服务工程
班 级： 10东汽服2
学 号： 10801411
姓 名： 潘强
指导教师姓名： 范鑫

二〇一三年十月

基于UG的车轮三维建模设计

摘要: UG（Unigraphics）是一款集CAD/CAE/CAM于一体的三维机械设计软件，它的功能覆盖了产品的全生命周期过程，在家电航空航天、汽车、机械、模具等工业领域应用十分广泛。而其中的UG NX 7是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，在机械设计中占据重要地位。本文主要介绍了利用三维建模软件UG NX 7设计一个车轮的过程，主要内容包括车轮各个部件的三维模型的详细建立步骤、各零部件的组装以及各部件的工程图，对于建模过程中的关键步骤配以图片说明，最终获得一个车轮的三维建模。
关键字：三维建模；车轮；草图

UG-based three-dimensional modeling of the wheel
Abstract: UG (Unigraphics) is a set of CAD / CAE / CAM in one of the three-dimensional mechanical design software, its function covers the entire product life cycle, in the appliance aerospace, automotive, machinery, molds, and other industries widely used. And one of UG NX 7 is the world's most advanced computer-aided design, analysis and manufacturing software, mechanical design occupies an important position. This paper describes the use of three-dimensional modeling software UG NX 7 design process of a wheel, the main contents include various components of the wheel a detailed three-dimensional model building steps, the assembly of the various components as well as drawings of the components, for modeling process key step instructions with pictures and, ultimately, a three-dimensional modeling of the wheel.
Keywords: Three-dimensional modeling , Wheel , Sketch

目 录
序 言 1

第1章 建模流程图 2

第2章 相关知识点 4
2.1 “扫掠”工具 4
2.2 “管道”工具 4

第3章 具体建模步骤 5

第4章 课程设计总结和体会 28

参考文献 29

致 谢 29

II

基于UG的车轮三维建模设计

序言

UG NX 7是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，同以往使用较多的AutoCAD等通用绘图软件比较，UG直接采用统一的数据库、矢量化和关联性处理、三维建模同二维工程图相关联等技术，大大节省了零件设计时间，从而提高了工作效率。
本次设计是创建一个车轮三维建模。车轮由轮毂、轮辋以及这两元件间的连接部分（称轮辐）所组成。车轮按照轮辐形状不同分为两类：1、辐板式车轮的构造由挡圈，轮辋，辐板和气门嘴伸出口组成。2、辐条式车轮的构造轮辐是钢丝辐条或是和轮辋铸造成一体的铸造辐条。本次建模的车轮为辐条式车轮。
本文一共分为四章，主要介绍了利用三维建模软件UG NX 7设计一个车轮的过程，主要内容包括车轮各个部件的三维模型的详细建立步骤、各零部件的组装以及各部件的工程图，对于建模过程中的关键步骤配以图片说明，最终获得一个车轮的三维建模。辐条式车轮的建模基本过程主要包括：
（1） 在工作区中以XZ基准平面为草图平面，绘制回转体截面草图。
（2） 创建轮毂的基本形状。
（3） 创建轮毂上的辐孔和圆角。
（4） 创建轮胎。
（5） 创建轮胎上的斑纹。
（6） 剪切出轮胎上的回转槽。

第1章 建模流程图
创建车轮三维建模时，可以先利用“回转”工具创建出轮毂的基本形状，并利用“拉伸”、“圆形阵列”、“边倒圆”工具创建出轮毂上的辐孔和圆角。然后，利用“回转”工具创建出轮胎，并利用“草图”、“投影曲线”、“管道”、“圆形阵列”工具创建出轮胎上的斑纹。最后，利用“回转”工具剪切出轮胎上的回转槽，即可完成车轮建模的创建。建模流程图如图1-01所示。

（1）创建轮毂形状 （2）创建辐孔1

（3）创建辐孔2 （4）创建辐孔3

（5）创建辐孔4 （6）创建轮胎

(7)创建斑纹 （8）创建回转槽

图1-01 车轮建模流程图

第2章 相关知识点
2.1 “扫掠”工具
扫掠特征是指将一个截面图形沿指定的引导线运动，从而创建出三维实体或片体，其引导线可以是直线、圆弧、样条等曲线。在创建具有相同截面轮廓形状并具有曲线特征的实体模型时，可以先在两个相互垂直或成一定角度的基准平面内分别创建具有实体截面形状特征的草图轮廓线和具有实体曲率特征的扫掠路径曲线，然后利用“扫掠”工具即可创建出所需的实体。单击“曲面”工具栏中的“扫掠”按钮，在打开的“扫掠”对话框中需要指定扫掠的截面曲线和扫掠的引导线，其中截面曲线只能选择一条，而引导线最多可以指定3条。当截面曲线为封闭的曲线时，扫掠生成实体特征，如图所示。
当截面曲线为不封闭的曲线时，扫掠生成曲面特征。依次选取图中的两条曲线分别作为截面曲线和引导曲线，创建扫掠曲面特征，创建方法如图所示。扫掠操作与拉伸的差别：利用“扫掠”和“拉伸”工具拉伸对象的结果完全相同，只不过扫掠轨迹线可以是任意的空间链接曲线，而拉伸轴只能是直线；而且拉伸既可以从截面处开始，也可以从起始距离处开始，而扫掠只能从截面处开始。因此，在轨迹线为直线时，最好采用拉伸方式。

2.2 “管道”工具
管道是以圆形截面为扫掠对象，沿曲线扫掠生成的实心或空心的管子。创建管道时需要输入管子的外径和内径参数，若内径为0，则生成的是实心的管子。单击“管道”按钮，打开“管道”对话框，然后选取图中曲线为引导线，并设置好管道的外径和内径参数，即可完成管道的创建，创建方法如图2-21所示。

图2-21 创建管道特征

第3章 具体建模步骤
Step01：绘制回转体截面。在“特征”工具栏中单击“草图”图标，打开“创建草图”对话框，在工作区中选择XZ基准平面为草图平面，绘制如图3-01所示的草图。

图3-01 绘制回转体截面

Step02：创建回转体1。在“特征”工具栏中单击“回转”图标，在工作区中选择上步骤绘制的草图为截面，选择Z轴为回转中心轴，如图3-02所示。

图3-02 创建回转体1
Step03：创建拉伸体1。单击“特征”工具栏中“拉伸”图标，在“拉伸”对话框中单击“草图”图标，选择XY基准平面为草图平面，绘制草图后返回“拉伸”对话框，设置“限制”选项卡中的参数，并设置布尔运算为求差，如图3-03所示。

图3-03 创建拉伸体1
Step04:圆形阵列拉伸体1。单击“特征操作”工具栏的“实例特征”图标，单击“实例”对话框中的“圆形阵列”按钮，在工作区中选择上步骤创建的拉伸体1，设置阵列的数量为5、角度为72，选择回转体的Z轴为阵列中心轴，如图3-04所示。

图3-04 圆形阵列拉伸体1
Step05：创建拉伸体2。单击“特征”工具栏中“拉伸”图标，在“拉伸”对话框中单击“草图”图标，选择XY基准平面为草图平面，绘制草图后返回“拉伸”对话框，设置“限制”选项卡中的参数，并设置布尔运算为求差，如图3-05所示。

图3-05 创建拉伸体2
Step06：圆形阵列拉伸体2。单击“特征操作”工具栏的“实例特征”图标，单击“实例”对话框中的“圆形阵列”按钮，在工作区中选择上步骤创建的拉伸体2，设置阵列的数量为9、角度为40，选择回转体的Z轴为阵列中心轴，如图3-06所示。

图3-06 圆形阵列拉伸体2
Step07：创建拉伸体3。单击“特征”工具栏中“拉伸”图标，在“拉伸”对话框中单击“草图”图标，选择XY基准平面为草图平面，绘制草图后返回“拉伸”对话框，设置“限制”选项卡中的参数，并设置布尔运算为求差，如图3-07所示。

图3-07 创建拉伸体3
Step08：圆形阵列拉伸体3。单击“特征操作”工具栏的“实例特征”图标，单击“实例”对话框中的“圆形阵列”按钮，在工作区中选择上步骤创建的拉伸体3，设置阵列的数量为9、角度为40，选择回转体的Z轴为阵列中心轴，如图3-08所示。完成叶轮的创建。

图3-08 圆形阵列拉伸体3
Step09：创建圆角1。在“特征操作”工具栏中单击“边倒圆”图标，打开“边倒圆”对话框，在对话框中设置边倒圆半径为0.3，在工作区中选择拉伸体1与回转体1的相交线，如图3-09所示。按同样方法创建圆角2，如图3-10所示。

图3-09 创建圆角1

图3-10 创建圆角2
Step10：创建拉伸体4。单击“特征”工具栏中“拉伸”图标，在“拉伸”对话框中单击“草图”图标，选择XY基准平面为草图平面，绘制草图后返回“拉伸”对话框，设置“限制”选项卡中的参数，并设置布尔运算为求差，如图3-11所示。

图3-11 创建拉伸体4
Step11：圆形阵列拉伸体4。单击“特征操作”工具栏的“实例特征”图标，单击“实例”对话框中的“圆形阵列”按钮，在工作区中选择上步骤创建的拉伸体4，设置阵列的数量为5、角度为72，选择回转体的Z轴为阵列中心轴，如图3-12所示。

图3-12 圆形阵列拉伸体4
Step12：创建圆角3。在“特征操作”工具栏中单击“边倒圆”图标，打开“边倒圆”对话框，在对话框中设置边倒圆半径为0.3，在工作区中选择回转体最外围的边缘线，如图3-13所示。按同样方法创建圆角4，如图3-14所示。

图3-13 创建圆角3

图3-14 创建圆角4
Step13：创建圆角5。在“特征操作”工具栏中单击“边倒圆”图标，打开“边倒圆”对话框，在对话框中设置边倒圆半径为0.2，在工作区中选择回转体外围最内侧的边缘线，如图3-15所示。按同样方法创建圆角6，如图3-16所示。

图3-15 创建圆角5

图3-16 创建圆角6
Step14：创建拉伸体5。单击“特征”工具栏中“拉伸”图标，在“拉伸”对话框中单击“草图”图标，选择回转体外侧中心园平面为草图平面，绘制草图后返回“拉伸”对话框，设置“限制”选项卡中的参数，并设置布尔运算为求差，如图3-17所示。

图3-17 创建拉伸体5
Step15：创建回转体2。在“特征”工具栏中单击“回转”图标，单击“回转”对话框中的“草图”图标，在工作区中选择XZ基准平面为草图平面，绘制草图回到“回转”对话框后，在工作区中选择回转中心和回转角度，如图3-18所示。

图3-18 创建回转体2
Step16：创建基准平面。在“特征操作”工具栏中单击“基准平面”图标，打开“基准平面”对话框，在“类型”下拉列表中选择“按某一距离”选项，在工作区中选择XZ基准平面，并设置偏置距离为34.5，如图3-19所示。

图3-19 创建基准平面
Step17：绘制管道引导线1。在“特征”工具栏中单击“草图”图标，打开“创建草图”对话框，在工作区中选择上步骤创建的基准平面为草图平面，绘制如图3-20所示的草图。按同样的方法绘制另一管道引导线2，如图3-21所示。

图3-20 绘制管道引导线1

图3-21 绘制管道引导线2
Step18：投影管道引导线1。在“曲线”工具栏单击“投影曲线”图标，打开“投影曲线”对话框，在工作区中选择上步骤绘制的引导线草图，将其沿Y轴方向投影到圆柱面上，如图3-22所示。按同样方法将另一个引导线2投影到圆柱面上，如图3-23所示。

图3-22 投影管道引导线1

图3-23 投影管道引导线2

Step19：创建管道。选择菜单栏中“插入”→“扫掠”→“管道”选项，打开“管道”对话框，在工作区中选择上步骤投影的曲线为路径，设置截面外径为0.8，并选择布尔运算为求差，如图3-24所示。

图3-24 创建管道
Step20：创建圆角7。在“特征操作”工具栏中单击“边倒圆”图标，打开“边倒圆”对话框，在对话框中设置边倒圆半径为0.3，在工作区中选择管道端面与轮胎的相交线，如图3-25所示。按同样方法创建管道另一端的圆角。

图3-25 创建圆角7
Step21：创建管道及圆角。按照步骤（19）和步骤（20）同样的方法，利用“管道”和“边倒圆”工具创建另一侧管道和圆角，如图所示。
Step22：创建特征集。在“部件导航器”中选择步骤（19）和步骤（20）所创建的几个历史记录，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“组”选项，将弹出“特征集”对话框，在“特征集名称”文本框中输入名称，单击“确定”按钮，即可创建特征集，如图3-26所示。

图3-26 创建特征集
Step23：圆形阵列特征集。单击“特征操作”工具栏的“实例特征”图标，单击“实例”对话框中的“圆形阵列”按钮，在工作区中选择上步骤创建的特征集，设置阵列的数量为90、角度为4，选择回转体的Z轴为阵列中心轴，如图3-27所示。按同样的方法创建另一侧的特征集和圆形阵列，如图3-28所示。

图3-27 圆形阵列特征集

图3-28 圆形阵列另一侧特征集
Step24：创建回转体3。在“特征”工具栏中单击“回转”图标，单击“回转”对话框中的“草图”图标，在工作区中选择XZ基准平面为草图平面，绘制草图后回到“回转”对话框，在工作区中选择回转中心和，并设置布尔运算为求差，如图3-29所示。车轮的创建完成。

图3-29 创建回转体3

第4章 课程设计总结和体会

通过三个星期的课程设计，我已经基本掌握了UG的使用方法，还认识到了UG的强大功能。在这三个星期里，我主要学习了UG加工的一般操作，主要有画草图，建模，初始化，各种工具条的使用，创建操作中的各个功能命令的调用，操作导航器的调用和使用方法。通过学习我基本掌握了一般零件的加工步骤，操作界面的调用和各个工具条的使用方法。
经过三周的努力，基于UG的车轮三维建模终于设计完成了，过去一段时间的辛酸以及遇到难题时的郁闷一挥而散了，现在回味起来还真有点小小的成就感。经过这次课程设计我得到的收获还是特别多的，它不仅让我了解了做一个车轮三维建模的各项工作流程，让我在这个过程中学到了很多过去不知道的东西以及课本上所不能学到的东西，同时也让我深刻的认识到我对知识的理解程度以及掌握程度还是极其有限的。生命是有限的，我们应该抓住每一个机会来锻炼自己和提高自己，只有在工作中才能发现自身的不足，才能让你端正学习、工作、生活态度，并且只有在工作中才能真正细致的去学习一个东西、去研究一个东西。可见生产实践是何其重要啊，它是你提升自己的有效平台。通过本次课程设计，我认识到了以下几点：
（1）自己的科研能力有待提高。做一个车轮三维建模，大部分原理图都是在网上借鉴别人的，只有很少是自己研究出来的。
（2）自己的态度不太端正，做一个项目就要坚持不懈、持之以恒，不做完美决不罢休，这一点我做的不是很好，最主要的原因其实还是自身的定力不够。
（3）知识欠缺，创新能力不够。这要求我在课余时间尽可能多的进行知识的积累。
（4）整体意识不足。我会接受这次课程设计的教训，努力培养自身的整体意识。

参考文献
[1] 杨培中. UG NX 7.0实例教程. 北京:机械工业出版社,2011.08
[2] 麓山科技. UG NX 7中文版机械设计实例精讲[M]. 北京：机械工业出版社，2010.12.
[3] 胡仁喜，路纯红，刘昌丽. UG NX 7.0中文版机械设计完全实例教程[M]. 北京：化学工业出版社，2010.02.

致谢
通过这一阶段的努力，我的这篇课程设计终于完成了。这一阶段我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在本论文的写作过程中，我的导师范鑫老师耐心教我不会的问题，对我循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我关心和支持并且帮助过我的各位老师以及我的同学和朋友。
人生的道路有许多的坎坷，不是一条通往光明之路，有痛苦，有伤心，有无助，也有面对一切所不能忍受的，这就是生活。但是生活中确实有许多美好的东西，有些时候你不会看到它的本身的色彩，如果你用这一种方式感受不到的话，不妨换一种方式去感受，也许它正是你所需要的那种生活方式。千万不要放弃生活，你放弃了它，生活也就放弃了你，人生贵在的是感受，会感受才会有幸福，在生活中如果你感受的多了，那你才会感受到生活中的美好，你才会知道你在前世所选择的是今生的最正确的人生路。
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