应用UG设计发动机液压系统执行机构

1 前言
    航空发动机控制系统的执行机构具有壳体油路复杂、零部件装配紧凑的特点,设计难度很大。
    传统的执行机构设计采用二维平面制图,要求设计者具有足够设计经验,较强的空间想象力,即便如此也容易出错。而利用UG软件可以弥补这些不足,同时大大缩短设计时间,加快了产品研制周期。

2 具体应用
    本章重点阐述采用UG设计执行机构壳体的优越性,及UG在零部件装配中的应用。
2.1 执行机构壳体油路设计
    执行机构壳体内部通常包含各种执行活门,它们是根据具体执行功能而设置的。活门之间靠油路来联通,油路直接加工在活门壳体凸台上。油路的直径根据流量需求、空间大小及活门凸台尺寸决定。油路内流通的液压油按油的压力大小分为高压油、定压油、控制油及低压油,通常低压总回油路直径最大,高压进油路次之,定压油路和控制油路直径小一些。不同油路之间保持一定间距。油路的设计除了要保证功能需求外,还要保证机械加工的工艺性。有时原理图上简单的联通在实际设计中需要增设几条辅助油路。整个壳体的设计不仅需要直油路,还需要有平面斜油路,甚至空间斜油路。图1是壳体主要活门部位剖面实体,用修剪实体的方法得到。
    由上可见执行机构壳体设计的复杂性。以下详述如何用UG来实现油路设计。通常采用三种方法铺设油路:一是用Hole命令,一般选Simple hole。输入Diameter、Depth、Tip Angle,选中平面,定位,即可生成。可以编辑,重新定位,修改直径,长度。此方法优点是直接生成Tip Angle,避免忽略其而产生的设计失误。二是由圆拉伸。以上两种方法对直油路生成很有效。三是先画出油路中心线,以此为Curve Vector作圆柱即可。此方法适合斜油路和空间油路的铺设。

图1壳体剖面实体

2.2  执行机构壳体油路检查
    UG软件进行油路设计不仅设计直观,而且便于检查。选择View菜单下Operation中的Navigate options,可手动逐步透视到壳体内部结构。拖动Object Display中的Translucency可实现壳体不同程度的透明度,是检测内部结构的好方法。还可以利用壳体外部尺寸比较规整的特点,用Extrude命令拉伸面形成壳体外部形状,用Subtract剪出壳体的反模型。如图2所示。油路成为圆柱体,非常直观。直接旋转查看各个油路设计是否正确,测量油路之间距离更加便捷。

图2壳体反模型

2.3 装配应用
    执行机构在发动机上的装配受到发动机轮廓线的限制,装机外廓尺寸应控制在飞机的发动机舱的限制尺寸之内,因而虚拟装配有着重要意义。装配应用于两方面:一方面是与整机装配协调,另一方面是执行机构本身零组件的装配。
    通常用UG设计出执行机构三维模型的大概轮廓,然后与整机协调,虚拟装配,从装配模型上直接表现出执行机构结构是否可行。根据装配情况,修整执行机构轮廓,确定最后设计尺寸。电液转换装置及电插座等电器元件占有执行机构很大外部空间,在轮廓设计时必须考虑,现在大部分厂家不提供三维模型,只要用UG做出其简易模型即可(外部尺寸要准确无误)。发动机模型非常复杂,为简化装配部件,将模型Exporting as a Parasolid,生成一个后缀为XMT_TXT的文件,然后创建新的PRT文件,再Import Parasolid,将XMT_TXT文件导入。新建的整机模型不再调用各个零组件,可以单独被调用,节约了存储空间及调用时间。
    在零组件(包括壳体)建模时,考虑装配的应用,建立必须的引用集(body、facet)。引用集不仅可清晰装配件的显示,还可减少装配部件文件的大小。零组件的装配过程也是对设计的校对过程。零件已经设计完成,一般采用从底向上装配。在零件级做的几何编辑,利用该零件的装配件会自动更新。也可以在装配模型的Assembly Navigator中选中需要编辑的件,点右键选Make Work Part,即可编辑。装配中可以观测到零部件之间是否干涉,外表面零件(六角头螺塞、螺钉、接头等)之间是否留有足够使用装配工具(扳手、螺丝刀等)空间。考虑到自顶向下装配的优势,工作在装配级时可以建立和编辑组件部件,在装配级上做的几何改变立即自动地反映在零组件上。用这种装配方法可以实现执行机构零组件和执行机构壳体同步设计。

2.4 用UG作设计说明
    作为产品设计,图形说明是必不可少的。原理说明书、装配说明书及使用维护说明书中都需要大量的图形说明。
由UG的三维模型可直接生成二维图,根据需要自动生成剖视图。可以与传统的二维图一样进行标注,生成符合标准规范的二维图。在说明书中,需要表示出执行机构的装配关系,指出各零部件关系,利用UG生成装配爆炸视图即可实现。在爆炸视图中,指定的零件从它们真实的位置移动,如图3所示。爆炸视图可以清晰地了解装配中各组件的相互关系。一般确定矢量方向后用光标拖动零件,直至满足要求。零件明细表可以参考装配图中的部件清单制作,即Assemblies中的Part List。