發(fā)布時間：2018-05-15 17:42

  本文選題：逆向工程 + 閉式葉輪　； 參考：《華北電力大學》2011年碩士論文

【摘要】：20世紀中期,為了消化、吸收國外產(chǎn)品的先進技術,以及復雜曲面零件的檢測需要,產(chǎn)生了“實物逆向反求”方法,即逆向工程。這種方法是從已有的實物模型入手,首先對模型進行三維數(shù)字化測量,利用測量所得數(shù)據(jù),重構實物的CAD模型,再對此模型進行CAE分析、改進、創(chuàng)新,最后制造出新產(chǎn)品。本文針對包含復雜內(nèi)腔的閉式葉輪,論述了實施逆向工程的具體操作方法。 首先介紹了閉式葉輪的正向設計方法,即根據(jù)水泵的性能參數(shù)(流量、揚程、功率、轉速等),計算出葉輪的結構尺寸和葉片的型線坐標值,再依據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制葉輪的軸面投影圖和葉片的剪裁圖。從正向設計方法中分析出,只要知道了葉輪前、后蓋板上一系列點的高度H和半徑R坐標值,便可以畫出葉輪的軸面流道投影圖;確定一個高度值H的軸垂面,在此面上分別測量不同角度上的軸面與葉片工作面和非工作面的交點的極坐標值(角度θ和半徑R),即可繪制葉片的柱面坐標裁剪圖。 根據(jù)中小型制造企業(yè)的實際情況,文章介紹了利用坐標撥床或者坐標銑床以及特制的彈性探針、萬能電表等工具進行閉式葉輪的數(shù)據(jù)采集。這種數(shù)據(jù)采集方法的原理與三坐標測量機相同,只是配合特制的彈性探針、萬能電表等工具,可以進行葉輪流道內(nèi)部的數(shù)據(jù)測量。通過分析葉輪的功能和原理,規(guī)劃了合理的測量區(qū)域和測量曲線,即只測葉輪流道內(nèi)部前、后蓋板曲線和葉片工作面和非工作面上的特定曲線。避開了一般逆向測量獲得的“點云”數(shù)據(jù),也不需要逆向軟件對測量的數(shù)據(jù)進行處理,直接用正向CAD軟件進行葉輪模型重構。 本文介紹了一種基于Solidworks軟件的葉輪模型重構方法,利用Solidworks的多種曲線功能,對生成的初始曲線進行檢查、分析和修正;將放樣獲得的葉片工作面和非工作面延伸至葉輪的前、后蓋板,再等距曲面取得葉片與前、后蓋板的相交面,實現(xiàn)葉片與前、后蓋板的無縫結合,方便后續(xù)的質(zhì)量、體積測量和CAE分析;通過文件讀入曲線三維坐標點,可以實現(xiàn)對葉片型線進行參數(shù)化驅(qū)動的設計方法,方便以后的葉輪改型或創(chuàng)新設計。 利用Solidworks Flow Simulation軟件,對逆向重建的葉輪進行流體分析。通過對葉輪內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬,得到葉輪內(nèi)部的速度分布圖和靜壓分布圖等分析結果。從分布圖中可以得出葉輪出口處液體的壓力和速度值,根據(jù)壓力值可以換算出葉輪的揚程,根據(jù)速度值可以換算出葉輪的流量,并根據(jù)葉輪進出口壓力的差值和流量等數(shù)據(jù),計算出葉輪的效率。將這些值與原樣本葉輪的相應參數(shù)相比較,從而驗證重建葉輪與原樣本葉輪的一致性,判斷該逆向工程是否成功。
[Abstract]:In the middle of the 20th century, in order to absorb the advanced technology of foreign products and the inspection needs of complicated curved surface parts, a "reverse engineering" method, namely reverse engineering, was produced. This method starts with the existing physical model, first carries on the three-dimensional digital measurement to the model, uses the measured data, reconstructs the physical CAD model, then carries on the CAE analysis, the improvement, the innovation to this model, finally produces the new product. In this paper, the concrete operation method of reverse engineering is discussed for the closed impeller with complex inner cavity. Firstly, the forward design method of closed impeller is introduced, that is, according to the performance parameters of pump (flow rate, head, power, rotational speed, etc.), the structure dimension of impeller and the coordinate value of blade profile are calculated. Based on these data, the axial projection of the impeller and the cutting diagram of the blade are plotted. From the forward design method, as long as we know the coordinates of height H and radius R of a series of points on the front of the impeller and the back cover plate, we can draw the projection diagram of the axial flow channel of the impeller, and determine the vertical plane of a height value H, On this surface, the polar coordinates (angle 胃 and radius R _ (1) of the intersection point between the axial plane and the blade face and non-working face (angle 胃 and radius R _ (1) at different angles are measured respectively, and the cutting diagram of the cylindrical coordinates of the blade can be drawn. According to the actual situation of the small and medium-sized manufacturing enterprises, this paper introduces the data acquisition of the closed impeller by using coordinate moving machine, coordinate milling machine, special elastic probe, universal meter and other tools. The principle of this data acquisition method is the same as that of the CMM, but it can be used to measure the data inside the impeller runner with the special tools such as elastic probe and universal meter. By analyzing the function and principle of impeller, the reasonable measuring area and measuring curve are planned, that is, only the front and back cover curve of impeller flow passage and the specific curve on blade face and non-working face are measured. It avoids the "point cloud" data obtained by general reverse measurement, and does not need reverse software to process the measured data, and directly uses forward CAD software to reconstruct the impeller model. In this paper, a method of impeller model reconstruction based on Solidworks software is introduced. The generated initial curve is checked, analyzed and corrected by using various curve functions of Solidworks, and the blade face and non-working face obtained by lofting are extended to the front of the impeller. The intersecting surface of the blade and front and back cover is obtained by the back cover plate and isometric curved surface, which realizes the seamless combination of the blade and the front and back cover plate, facilitates the subsequent quality, volume measurement and CAE analysis, and reads the three dimensional coordinate points of the curve through the file, The design method of parametric drive for blade profile can be realized, and it is convenient to modify or innovate the impeller design in the future. Using Solidworks Flow Simulation software, the flow analysis of the reverse reconstructed impeller is carried out. Through the numerical simulation of the flow field inside the impeller, the analysis results of velocity distribution and static pressure distribution inside the impeller are obtained. The pressure and velocity of the liquid at the impeller outlet can be obtained from the distribution map, the head of the impeller can be converted according to the pressure value, the flow rate of the impeller can be converted according to the velocity value, and the data of the difference between the inlet and outlet pressure and the flow rate of the impeller can be obtained. Calculate the efficiency of the impeller. These values are compared with the corresponding parameters of the original sample impeller to verify the consistency between the reconstructed impeller and the original sample impeller and to judge whether the reverse engineering is successful or not.
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH122

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本文編號：1893289