第30卷第7期 2009年 7月煤礦機械 CoalMineMachinery Vo1.30No.7 Ju1.2009 口計算機應用 SolidWorksAP1支持的羅茨鼓風機葉輪參數化設計與嚙合仿真湯小紅。陳麗麗(1.中南林業科技大學機電工程學院,錦工;2.中南大學交通運輸工程學院,錦工) 差零含量堡:些孝犁式中,——基圓半徑; 鋈要惡冀摹釜一——害藪:以逆時針為正。萼詈的(2擺 CAD 及使用壽命。隨著技術的日益普及,葉輪的設門古’土計目前已開始在商用CAD支持下進行三維建模和外擺線方程 CAD環境下,由計算機自動完成葉輪設計分析計,——滾圓半釋. 三簍恩簍嚙合過程動態仿真,可大大提——: 高設計效率與質量 1葉輪型線的描述與表達——滾圓中心相對基圓中心的角位移,以第3O卷第7期 SolidworksAP1支持的羅茨鼓風機葉輪參數化設計與嚙合仿真——湯小紅,等 Vo1.30No.7 內擺線方程為{x=:acos((t++~P。0))一+6c。ct++~o。o++e1)) Yasintbsinct (3) 【=(+0)一(+o+)。其中口=R—r,其他符號的意義與外擺線相同。 1.2葉輪型線的表達葉輪的型線由若干個圓周向均布的齒型曲線構成,在葉輪齒數確定的情況下,葉輪的型線可由個齒的齒型曲線表示。 2基于SolidWorksAPI的葉輪參數化設計方法分析(1)SolidWorks及其參數化設計 SolidWorks是基于Windows的主流三維特征造型軟件,已廣泛應用于眾多工業領域。為方便用戶進行二次開發,SolidWorks提供了豐富的API函數, 這些函數是SolidWorks的OLE(對象的鏈接與嵌入)或COM(組件對象模型)接口,用戶可以使用 VB/VBA/VC/Delphi等高級語言對SolidWorks進行二次開發。基于SolidWorksAPI的零件參數化設計方法有 2種:①利用SolidWorks的尺寸驅動機制,在內嵌的 Excel工作表中指定參數,創建多個不同配置的零件;②利用編程語言作為開發工具,對SolidWorks進行二次開發,用程序實現參數化設計。第1種方法需要首先建立模板模型,通過調用API函數修改系列零件設計表的各個參數,來生成不同尺寸的零件模型,從而完成零件的參數化設計。但這種方法只適用于設計變量較少,結構形狀比較定型的系列化、標準化產品。第2種方法編程雖然沒有第1種方法簡單,但其通用性好,不僅適用于簡單零件,而且對于形狀特征較復雜的零件也適用。(2)羅茨鼓風機葉輪參數化設計方法羅茨鼓風機葉輪的模型是建立在復雜的數學模型基礎上的,特征的創建較為復雜,尤其對于擺線、漸開線等不規則曲線,根本無法用尺寸驅動來完成曲線的繪制。因此,只能采用第2種參數化設計方法,用人機交互的方式輸入合理的設計參數, 通過調用相應的API函數來實現特征的創建,從而得到葉輪的三維實體模型。 3基于SolidWorksAPI葉輪參數化建模與嚙合仿真 3.1葉輪參數化設計基本流程分析在得到葉輪端面型線的組成曲線參數后,為了實現在Solidworks環境下自動生成葉輪三維實體模型,需按照葉輪三維幾何造型的基本步驟,利用Vis— ualBasic調用SolidworksAPI,實現Solidworks環境下葉輪三維實體模型的自動生成。要完成嚙合仿真,就必須在裝配體環境下建立好裝配模型,設定好正確的裝配關系,并設置必要的配合參數。通過調用SolidworksAPI,使零部件的配合參數以一定的時間間隔有規律的變化,就能實現其動態仿真。主要步驟如下: (1)建立一個草圖平面,并在該草圖平面上繪制漸開線、擺線、圓弧,生成端面草圖; (2)利用端面草圖進行實體拉伸建立葉輪三維模型,生成葉輪三維實體模型; (3)重復上述步驟,再生成一個同樣的葉輪實體模型; (4)將生成的兩葉輪實體在裝配體環境下進行配合,生成葉輪裝配體模型。(5)在裝配體環境下,對兩葉輪進行動態嚙合仿真,生成葉輪嚙合動畫。 3.2主要API函數調用分析(1)葉輪三維參數化建模主要API函數調用分析羅茨鼓風機葉輪三維參數化建模的關鍵是生成葉輪端面型線,而葉輪端面型線是由不同的曲線段組成,所以準確地生成端面型線各組成曲線段是葉輪三維建模的前提。利用VisualBasic調用Solid. worksAPI函數即可繪制葉輪端面型線。若組成曲線段是圓弧,則自動調用API進行繪制。如果是漸開線、擺線等不規則曲線,由于沒有相應的函數直接繪制,則需要通過計算曲線上的加密點坐標,插入通過這些點的樣條曲線來實現。當所有的組成曲線段繪制完成,即根據輸入的葉輪厚度,以端面型線為草圖進行實體拉伸,從而完成羅茨鼓風機葉輪三維實體建模。(2)葉輪動態嚙合仿真主要API函數調用分析建立葉輪裝配體并設定好裝配關系后,通過改變配合角度的數值以驅動葉輪位置變化。使葉輪旋轉一定的角度,與此同時,另一葉輪按照傳動比(1:1)也相應地旋轉一定的角度,暫停一定時間后, 重復上述操作,即可實現兩葉輪的動態仿真。 4葉輪三維參數化建模與嚙合仿真實例按上述提供的思路和方法,以VisualBasic6.0 和SolidWorksAPI作為軟件開發工具,開發軟件實現了葉輪三維實體模型的自動生成以及嚙合仿真。如圖1所示的羅茨鼓風機葉輪參數化設計與嚙合仿真參數輸入界面。當輸入需要的參數后,點擊“生成葉輪三維實體圖”按鈕,就在SolidWorks中自動繪制出葉輪實體,并且在裝配體環境下通過配合將兩葉輪裝配起來。在裝配體環境下,通過點擊“模擬開始”按鈕,就可實現兩葉輪的動態嚙合仿真,點擊“暫停”,可觀察葉輪旋轉到某角度時的嚙第3O卷第7期 2009年 7月煤礦機械 CoalMineMachinery Vol_30No.7 Ju1.2009 基于3DVR技術的零部件裝配系統CAD開發研究陳新。劉文海(1.哈爾濱理工大學機械動力工程學院,哈爾濱;2.黑龍江科技學院機械工程學院,哈爾濱) 摘要:從虛擬裝配系統CAD開發的關鍵技術入手,結合了3DVR技術,詳細分析了基于 3DVR技術的虛擬裝配CAD開發系統結構,完成了虛擬零部件庫的設計,并在此基礎上重點對 3DVR引擎和裝配零部件的3D模型進行了CAD開發。關鍵詞:3DVR;虛擬裝配;CAD開發中圖分類號:TP39文獻標志碼:A文章編號:1003—0794(2009)07—0191—04 ponentAssemblySystemBased on3DVRTechnolop,y CHENXin,LIUWen—hai (1.MechanicalandPowerEngineeringCollege,HarbinScienceandTechnologyUniversity,Harbin,China; 2.MechanicalEngineeringCollege,HeilongjiangScienceandTechnologyInstitute,Harbin,Chin
第30卷第7期 煤 礦 機 械 Vo1．30No．7
2009年 7月 CoalMineMachinery Ju1．2009
口計算機應用
SolidWorksAP1支持的羅茨鼓風機葉輪參數化設計
與嚙合仿真
湯小紅 。陳麗麗
(1．中南林業科技大學 機電工程學院，錦工；2．中南大學 交通運輸工程學院，錦工)
差鋈零要含量堡：些孝 犁 式中，——基圓半徑；
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及使用壽命。隨著CAD技術的日益普及，葉輪的設 門古 土’
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CAD環境下，由計算機 自動完成葉輪設計分析計
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1 葉輪型線的描述與表達 ——滾圓中心相對基圓中心的角位移，以
第3O卷第7期 SolidworksAP1支持的羅茨鼓風機葉輪參數化設計與嚙合仿真——湯小紅，等 Vo1．30No．7
內擺線方程為 好正確的裝配關系，并設置必要的配合參數。通過
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時間間隔有規律的變化，就能實現其動態仿真。主
其 中 要步驟如下：
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1．2 葉輪型線的表達 制漸開線、擺線、圓弧，生成端面草圖；
葉輪的型線由若干個圓周向均布的齒型曲線 (2)利用端面草圖進行實體拉伸建立葉輪三維
構成，在葉輪齒數確定的情況下，葉輪的型線可 由 模型，生成葉輪三維實體模型；
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(1)SolidWorks及其參數化設計 (4)將生成的兩葉輪實體在裝配體環境下進行
SolidWorks是基于 Windows的主流三維特征造 配合，生成葉輪裝配體模型。
型軟件 ，已廣泛應用于眾多工業領域 。為方便用戶 (5)在裝配體環境下，對兩葉輪進行動態嚙合
進行二次開發，SolidWorks提供了豐富的API函數， 仿真，生成葉輪嚙合動畫。
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軟件版本：Solidworks2020（可編輯，包含參數）
文件大小：9.03MB（包含三維模型文件20個，下載積分 : 100）
本模型為羅茨風機——容積式風機建模，SOLIDWORKS18版本；羅茨風機屬容積式風機，葉輪端面、風機前后端蓋。原理是利用兩個葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機。這種鼓風機結構簡單，制造方便，廣泛應用于水產養殖增氧、污水處理曝氣、水泥輸送，更適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓系統，也可用作真空泵等。
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螺桿式鼓風機是一種同時具備螺桿壓縮機與羅茨鼓風機優勢的新式鼓風機，可平凡使用于產業界限多種氣體的運送。可視化設計是一種新式的CAD設計方法，經過開展螺桿式鼓風機可視化設計研討，能夠大大升高設計品質和運轉可靠性。
論文在解析比擬羅茨鼓風機和螺桿壓縮機各自特色的基本上，對螺桿式鼓風機的基本結構、特色、勞動道理作了認真的形容，為論文的可視化設計技藝的研討作鋪墊。轉子的型線設計是螺桿式鼓風機設計的核心。為了對轉子型線設計送上評論憑據，論文對螺桿式轉子的平面嚙合道理、坐標轉換和型線參數與轉子幾何參數之間的干系作了認真形容。
在創立轉子端面型線數據結構的基本上，選用XML方法完成了轉子端面型線轉子的形容。對機殼的結構特征和結構參數實行了深遠解析。
以VisualBasic和SolidWorksAPI為開發工具，開發軟件完成了轉子和機殼三維可視化模子的自動生成。從而為轉子與轉子的嚙合校驗、轉子與機體的切合校驗送上了有用補臺。利用有限元技藝，能夠有用地解析機體結構強度。研討了利用SolidWorks有限元模塊COSMOSWorks實行有限元解析的步調和方法。在此基本上，對螺桿式鼓風機機體實行了卻構強度的可視化解析和校驗。
在SolidWorks環境下利用配備款型技藝，創立螺桿式鼓風機的三維配備可視化模子。提出了基于SolidWorks環境的三種動態圖形仿真技藝計劃，利用COSMOSMotion圖形動態仿真技藝，對轉子在機殼里面的嚙合實行了模仿，完成了里面轉子的動態嚙合仿真。在SolidWorksAnimator的補臺下，氣象直觀地實行了螺桿式鼓風機拆卸動畫模仿。
密封型羅茨鼓風機 羅茨鼓風機風機 四川成鼓羅茨鼓風機
山東錦工有限公司
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軟件版本：Solidworks2020（可編輯，包含參數）
文件大小：9.03MB（包含三維模型文件20個，下載積分 : 100）
本模型為羅茨風機——容積式風機建模，SOLIDWORKS18版本；羅茨風機屬容積式風機，葉輪端面、風機前后端蓋。原理是利用兩個葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機。這種鼓風機結構簡單，制造方便，廣泛應用于水產養殖增氧、污水處理曝氣、水泥輸送，更適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓系統，也可用作真空泵等。
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