基于proe的屏蔽電泵三維造型與機構(gòu)仿真

2013-05-03  by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM  來源:仿真在線 







關(guān)鍵字: proe二次開發(fā) proe環(huán)境 proe平臺 proe軟件 ProE proengineer


內(nèi)容摘要:在分析屏蔽電泵造型和結(jié)構(gòu)特點的基礎上,介紹了基于proe平臺的屏蔽電泵二次開發(fā)過程,詳細說明了主要部件三維實體造型方法,以及整個泵的裝配和機構(gòu)仿真的全過程,摒棄了泵的傳統(tǒng)二維設計方法,大大提高了設計效率,為泵三維CAD/CAM提供了強有力的工具,具有廣闊的應用前景。


0前言


  隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展,泵CAD技術(shù)在我國取得了巨大的進步。但是由于泵內(nèi)部流動及其結(jié)構(gòu)的復雜性,現(xiàn)有的泵水力設計大部分還尚未完全融人三維實體模型可視化技術(shù)。無論是有限元分析、數(shù)控加工等,都需要提供三維造型數(shù)據(jù)模型。很顯然,這種用2D工程圖來描述3D產(chǎn)品模型的假三維造型的做法,已不能滿足現(xiàn)代CAD與CAM的需要。


  本研究利用proe實現(xiàn)了屏蔽電泵的各零件的實體造型和組件裝配,并對整個泵的運動干涉過程進行研究。


  1屏蔽電泵的結(jié)構(gòu)特點


  屏蔽電泵的基本結(jié)構(gòu),如圖1所示。


 


基于proe的屏蔽電泵三維造型與機構(gòu)仿真


 


 


  電動機的轉(zhuǎn)子和泵的葉輪固定在同一根軸上,定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面裝有用非磁性耐腐蝕金屬薄板做成的屏蔽套,另外,在各自的側(cè)面用耐腐蝕的金屬厚板與其焊接密封起來,使定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯不與輸送液體接觸,以避免浸蝕。


2屏蔽電泵主要零件的設計


2. 1葉輪的設計


  葉輪是整個泵的關(guān)鍵部件,目前,葉片水力設計CAD的輸出結(jié)果,一般仍然是給出二維的葉片木模圖,這種方法制造精度差。因此本研究根據(jù)葉輪水力設計原則,選擇VC十+為開發(fā)工具,以Pro/ E為平臺,開發(fā)一個CAD軟件,創(chuàng)建一個proe接口模塊,將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成proe接受的數(shù)據(jù)文件格式,就可生成三維模型。proe所支持的數(shù)據(jù)文件是后綴名為ibl的文件,具體內(nèi)容為:


 


基于proe的屏蔽電泵三維造型與機構(gòu)仿真


 


 


  其中,數(shù)字部分第I行是點坐標的編號,編號右邊依次是直角坐標的X,Y,Z坐標值C


 


根據(jù)葉片軸面流線分點坐標和方格網(wǎng)包角變換法繪型原理可知,每個分點都可用柱面坐標形式表示(y,θ,x),將柱面坐標轉(zhuǎn)換成直角坐標,即為( ycosθ, ysinθ, x )。因此,將軟件系統(tǒng)計算得到的型值點數(shù)據(jù)通過文件輸出模塊以文本格式(* . IBL文件)保存起來,即轉(zhuǎn)化成proe所支持的數(shù)據(jù)文件格式。


  生成接口文件后,通過選擇 proe軟件中的"插人(inset)"-"基準(datum )"-"曲線(curve )"-"來自文件(from file ) ",選擇proe系統(tǒng)中的一個坐標系,然后選擇上面保存的葉片型值點文件"* . IBL" ,即可將葉片型值點數(shù)據(jù)輸人到proe中,并自動連成曲線。將此3條曲線看作是葉片工作面上的3條流線。曲線形成后,即可運用proe的邊界混合Boundarie。工具,將所形成的葉片流線連成曲面,如圖2所示。


  用同樣的方法可生成背面曲面。葉片與前后蓋板的貼合面均是回轉(zhuǎn)面的一部分。以葉片與前蓋板的貼合面為例,將前蓋板流線繞葉輪軸旋轉(zhuǎn)3600,即得前蓋板回轉(zhuǎn)面。利用CAD軟件的曲面裁剪功能,將前蓋板回轉(zhuǎn)面與葉片自由曲面體進行相應的剪裁(Trim)即可得葉片與前蓋板的貼合面。同理,可以生成葉片與后蓋板的貼合面。葉片的工作面、背面、與前后蓋板的貼合面、進水邊面和出水邊面在空間形成一個封閉的空間曲面體二采用實體造型的邊界表示法,將該封閉的曲面體生成最終的三維實體(即葉片體)。在對其進行旋轉(zhuǎn)后陣列,即可得到其他的葉片,如圖3所示。


 


基于proe的屏蔽電泵三維造型與機構(gòu)仿真


 


2. 2泵體的設計


  泵體包括吸水室、蝸殼和出水彎管3部分,其中蝸殼的三維造型尤為重要。蝸殼創(chuàng)建的大致步驟為:過基圓的圓心,用8個互成45。的平面切割室,隔舌位置處也要建立平面,分別以這幾個平面為草繪平面,作出蝸殼的斷面輪廓,再利用proe的掃面混合功能就可得到蝸室曲面。


其他部分均可采用相同的方式構(gòu)建,然后與吸水室和出水彎管共同構(gòu)建出泵體模型,如圖4所示。


2. 3滑動軸承設計


  屏蔽泵一般采用滑動軸承,軸承設計是整個泵設計中的關(guān)鍵之一?？紤]各方面的因素后,設計好的三維模型,如圖5所示。


 


基于proe的屏蔽電泵三維造型與機構(gòu)仿真


 


 


2.4其他零件的三維模型







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