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推土机的转向机构是整个传动系统的重要组成部分,履带式推土机是靠转向离合器来改变两侧驱动轮上的驱动力矩以实现转向的。转向离合器安装在伞齿轮轴的两端,可以切断从伞齿轮到终传动的动力传输,从而改变行驶方向。图1所示为多片湿式转向离合器的结构。
 1、参数化技术
  转向离合器目前还没有形成一套完整的设计体系,本文以MDT软件为平台,对转向离合器进行三维参数化设计。
  MDT软件是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统,它以三维设计为基础,集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能于一体,为用户提供了从设计到制造一体化解决方案。
  参数化设计技术是采用参数预定义的方法建立图形的集合约束集,指定一组尺寸作为参数使其与几何约束集相关联,并将所有的关联式融入到应用程序中,然后以人机交互方式修改参数尺寸,通过参数化尺寸驱动实现对设计结果的修改。参数化设计过程中,参数与设计对象的控制尺寸有明显的对应关系,并具有全局相关性。参数化设计储存了设计的整个过程,能设计出一族而非单一的在形状和功能上具有相似性的产品模型。正是有了这种参数化建模技术,才使得数据的改变在不同层次(如不同的子装配系统和不同的零件)之间的传递可以及时而准确地实现。
  2、参数化建模
  要实现参数化设计系统,关键在于建立参数化模型。参数化建模是几何建模的一个发展方向,它可以大大提高模型的生成和修改速度,在产品的系列化、相似设计及专用系统开发等方面具有较大的应用价值,目前参数化建模方法主要有变量几何法和基于结构生成历程的方法。
  该设计系统是采用基于结构生成历程的方法,即通过记录模型生成过程中的所有信息,且赋予参数不同的值时,自动查询图形数据库,更新模型生成历程,得到不同大小或形状的几何模型。
  我国大中型推土机的品种很多,要满足不同转向性能的要求,需要的转向离合器品种更多,所以转向离合器零件的种类多,型式也比较复杂,不同种类型号的零件结构差别很大。下面仅以多片湿式转向离合器的参数化建模过程进行以下几个方面的分析:
  (1)首先根据用户的需要,确定传动轴轴径和传递转矩的范围。
  (2)根据转向离合器零件的结构,建立若干参数设置合理的参数化模型以及与用户输人参数直接相关的结构参数模型。
  图2是多片湿式转向离合器主要参数模型的流程图,由此获得所需参数,建立主要零件的结构参数模型。
  MDT软件本身具有参数化实体造型功能,可以通过创建零件模型、定义设计变量,不需编程即可方便地建立结构参数化模型。
  图3所示为外齿片零件图,通过拉伸可得其三维模型。在通过系统提供的变量定义命令定义变量后,将这些变量的变量名赋予零件的三维模型中的相应尺寸,从而实现三维模型的参数化设置。
 (3)由上述流程图建立内齿片和外齿片的结构参数模型,其他参数模型可由装配关系建立。如转向内鼓的外齿与内齿片的内齿配合、转向外鼓的内齿与外齿片的外齿配合等,可建立转向内鼓、转向外鼓、活塞、压板等的结构参数模型。图4是根据零件间的装配关系得出的压板零件图。
  正确合理地确定零件间的结构参数模型对整个设计十分重要。当然,不同型号的转向离合器结构差别较大,相互之间的装配关系也有很大差异,所以在建模过程中要综合考虑不同的结构因素,正确建立各个零件间的约束关系。
  3、表驱动
  表驱动变量参数设计是MDT软件的一大特色。表驱动设计变量是由一个外部电子表格控制的全局变量或局部变量。标准件、通用件、某些专用零件是一系列形状相同但大小不同的零件,可以用表驱动通过外部电子表格来驱动零件不同尺寸的规格,实现用一个模型来获得不同规格零件的目的。
  下面以转向离合器的摩擦片为例介绍表驱动的建立过程。
  摩擦片是转向离合器中主要的传动零件,首先进行设计变量的定义,如图5所示,并将da、df等变量名赋予零件三维模型中的相应尺寸。
  再将零部件之间的关联参数定义为全局变量,建立一个通用表,各零件独有的参数定义为内部变量,每类零件都建立自己的内部变量表。摩擦片的内部变量表如图6所示,利用表驱动,可以为同类型不同型号的零件建立一个零件库。
 基于MDT的零件三维参数化实体造型方法,在模型建立以后,通过EXCEI编辑电子表格(数据)实现对零件形状的修改,如此可避免由于设计变化而不得不修改大量模型参数所带来的损失,并且仅用一个模型便可表达多个零件。如图7所示,当激活图5中不同版本时,图7中零件尺寸便会变化。
 同样的方法可为其他转向离合器零件建立零件库。
  4、装配
  对转向离合器的装配模型采用自上而下的设计方法,即先建立零部件库,再从零部件库中调用原有的零件进行装配设计。选取标准件后,通过装配约束,使零件之间具有确定的相互位置,利用MDT软件中的干涉检查命令,可以检查出各零部件有无干涉现象,装配约束后

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