电力论文-基于ProE的船用螺旋桨三维建模研究

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1、基于Pro/E的船用螺旋桨三维建模研究摘要：船用螺旋桨作为特殊的曲面零件，其桨叶曲面造型复杂。为了高效的得到螺旋桨模型，通过图谱设计方法，推导出螺旋桨桨叶切面坐标转换公式，应用Excel、Pro/E软件分别进行数值计算、三维实体化造型。实现了螺旋桨的快速精确造型，为船用螺旋桨参数化设计提供了另一种参考。关键词：螺旋桨；图谱设计；Excel；Pro/E中图分类号：TH164文献标识码：AMarinepropeller3DmodelingresearchbasedonPro/EFUDa-peng，ZHAIYong（Schoolof

2、Mechanicalengineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China）Abstract：Marinepropeller,asaspecialcurvedsurfacepart,thebladesurfacemodelingcomplex.Inordertogetthepropellermodelefficiently,wethroughthegraphdesignmethods,deducethepropellerplanecoordinatetransformat

3、ionformula,applytheExcel,Pro/Esoftwarerespectivelythroughnumericalcalculation,3Dmodelingofmaterialization.Realizethefastaccuratemodelingofthepropeller,parametricdesignforMarinepropellerprovidesanotherreference.Keywords：Propeller；Graphdesign；Excel；Pro/E1引言螺旋桨是船舶推进系统的

4、重要部件，其性能的优劣直接影响着整船的性能[1]，如：航行速度、机动性和噪声等。故世界各国众多的学者在不断的研究更高性能的船用螺旋桨。目前螺旋桨桨叶曲面尚无函数进行确切描述，所以研究其建模有很大的实用意义。为了准确、快速的得到螺旋桨桨叶切面型值点空间笛卡尔坐标，同时高精度拟合出叶片曲面，本文利用Excel实现螺旋桨型值点数据的坐标变换计算，依据Pro/E软件的三维建模能力，对螺旋桨离散的数据点进行曲线、曲面拟合，实体化后生成三维模型。2螺旋桨型面特征分析以MAU5-66型螺旋桨为例，确定其设计参数，通过二维视图对螺旋桨型面进行

5、几何特征分析。2.1螺旋桨桨叶切面几何关系以螺旋桨的轮毂截面圆为圆心，用不同半径的同心圆柱面与桨叶相截，将所截曲面展开，得到一系列的投影切面，并将切面展开，如图1所示。图1螺旋桨叶切面Fig.1Bladesection2.2螺旋桨桨叶外形轮廓用螺旋桨的外形轮廓图具体表达桨叶各部分的几何关系，如图2所示。图2螺旋桨的几何关系Fig.2Propellergeometryrelationship其中OM为叶面参考线，α为纵倾角，Zs是纵斜值，η为侧斜角。纵斜角和侧斜角都不宜过大，否则会增大桨叶的扭曲变形，合理的角度设置，利于减少螺旋

6、桨诱导船体振动[2]。3螺旋桨曲面型值点空间坐标值计算3.1螺旋桨空间坐标系的建立以螺旋桨轮毂中心轴线为Z轴，正方向指向桨叶压力面。桨叶参考线OM与Z轴的交点为坐标原点O。OM在过原点与Z轴垂直的平面上的投影为Y轴，由右手定则确定X轴。从而建立起三维坐标系{O-XYZ}，如图3所示。图3螺旋桨空间坐标系Fig.3Propellerspacecoordinatesystem3.2螺旋桨空间坐标转换结合螺旋桨二维切面展开图坐标和空间坐标，推导出螺旋桨二维型值点坐标到三维笛卡尔坐标的转换公式：其中，r为切面半径；为切面曲线上一点在切

7、面展开图上的横坐标，s为切面展开图上导边至切面曲线上一点沿P轴的距离，为基准线到导边的距离；为螺距角，H为螺距；为切面曲线上一点在XOY面上的投影与坐标原点O的连线与Y轴的夹角。y为叶面上一点在切面展开图中的纵坐标。依据所建立的坐标系，将螺旋桨设计参数及坐标转换公式导入Excel，运用其本身的数值计算能力，计算出三维型值点坐标值。4基于Pro/E的螺旋桨实体造型及分析4.1基于Pro/E的螺旋桨造型将Excel中生成的螺旋桨叶片的空间坐标值导入到记事本中，做适当修改，保存为Pro/E可以识别的“.ibl”格式。更改后的数据坐标

8、格式如下(图4)：图4螺旋桨数据Fig.4Propellerdata其中，螺旋桨数值度量单位为m，OpenArclength为Pro/E中的关键词，Begincurve!后面的3列数字分别代表该点的X、Y、Z坐标值。打开Pro/E，通过“插入—模型基准—点—偏移坐标系”导入螺