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基于Pro/E的屏蔽电泵三维造型与机构仿真

2009-02-04 00:32 by:有限元来源:广州有道有限元

关键字： Pro/E二次开发 Pro/E环境 Pro/E平台 Pro/E软件 ProE Pro/Engineer

内容摘要：在分析屏蔽电泵造型和结构特点的基础上，介绍了基于Pro/E平台的屏蔽电泵二次开发过程，详细说明了主要部件三维实体造型方法，以及整个泵的装配和机构仿真的全过程，摒弃了泵的传统二维设计方法，大大提高了设计效率，为泵三维CAD/CAM提供了强有力的工具，具有广阔的应用前景。

0前言

　　随着现代制造技术的飞速发展，泵CAD技术在我国取得了巨大的进步。但是由于泵内部流动及其结构的复杂性，现有的泵水力设计大部分还尚未完全融人三维实体模型可视化技术。无论是有限元分析、数控加工等，都需要提供三维造型数据模型。很显然，这种用2D工程图来描述3D产品模型的假三维造型的做法，已不能满足现代CAD与CAM的需要。

　　本研究利用Pro/E实现了屏蔽电泵的各零件的实体造型和组件装配，并对整个泵的运动干涉过程进行研究。

　　1屏蔽电泵的结构特点

　　屏蔽电泵的基本结构，如图1所示。

基于Pro/E的屏蔽电泵三维造型与机构仿真

　　电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，定子内表面和转子外表面装有用非磁性耐腐蚀金属薄板做成的屏蔽套，另外，在各自的侧面用耐腐蚀的金属厚板与其焊接密封起来，使定子铁芯和转子铁芯不与输送液体接触，以避免浸蚀。

2屏蔽电泵主要零件的设计

2. 1叶轮的设计

　　叶轮是整个泵的关键部件，目前，叶片水力设计CAD的输出结果，一般仍然是给出二维的叶片木模图，这种方法制造精度差。因此本研究根据叶轮水力设计原则，选择VC十+为开发工具，以Pro/ E为平台，开发一个CAD软件，创建一个Pro/E接口模块，将其数据转换成Pro/E接受的数据文件格式，就可生成三维模型。Pro/E所支持的数据文件是后缀名为ibl的文件，具体内容为:

基于Pro/E的屏蔽电泵三维造型与机构仿真

　　其中，数字部分第I行是点坐标的编号，编号右边依次是直角坐标的X,Y,Z坐标值C

根据叶片轴面流线分点坐标和方格网包角变换法绘型原理可知，每个分点都可用柱面坐标形式表示(y，θ，x)，将柱面坐标转换成直角坐标，即为( ycosθ, ysinθ, x )。因此，将软件系统计算得到的型值点数据通过文件输出模块以文本格式(* . IBL文件)保存起来，即转化成Pro/E所支持的数据文件格式。

　　生成接口文件后，通过选择 Pro/E软件中的"插人(inset)"-"基准(datum )"-"曲线(curve )"-"来自文件(from file ) "，选择Pro/E系统中的一个坐标系，然后选择上面保存的叶片型值点文件"* . IBL" ,即可将叶片型值点数据输人到Pro/E中，并自动连成曲线。将此3条曲线看作是叶片工作面上的3条流线。曲线形成后，即可运用Pro/E的边界混合Boundarie。工具，将所形成的叶片流线连成曲面，如图2所示。

　　用同样的方法可生成背面曲面。叶片与前后盖板的贴合面均是回转面的一部分。以叶片与前盖板的贴合面为例，将前盖板流线绕叶轮轴旋转3600,即得前盖板回转面。利用CAD软件的曲面裁剪功能，将前盖板回转面与叶片自由曲面体进行相应的剪裁(Trim)即可得叶片与前盖板的贴合面。同理，可以生成叶片与后盖板的贴合面。叶片的工作面、背面、与前后盖板的贴合面、进水边面和出水边面在空间形成一个封闭的空间曲面体二采用实体造型的边界表示法，将该封闭的曲面体生成最终的三维实体(即叶片体)。在对其进行旋转后阵列，即可得到其他的叶片，如图3所示。