proe在叶片泵设计中的应用

2013-08-11 by:广州ProE/Creo培训中心来源:仿真在线

proe在叶片泵设计中的应用

虚拟加工是近年来随着计算机辅助设计(CAM)技术和虚拟现实(VR)技术相互结合发展起来的一种新兴设计技术。与传统的设计方法相比,虚拟设计开发周期短,可以及时有效地发现和解决设计中存在的问题,提高设计的质量和效率。目前,proe、UG等大型CAD/CAE/CAM集成化软件可以很好地实现机械产品的虚拟设计。

proe除能用于制图功能外,还可用建立的三维模型直接生成数控代码,用于数控机床加工。proe以其强大的功能而广泛应用于航空航天、造船、汽车、机械等领域,下面以叶片泵设计为例,介绍proe的应用。

1 叶片泵的建模和装配

(1)叶片泵的建模。proe采用参数化设计理念基于特征和约束的建模技术,可以快速地进行产品结构设计。它为三维建模提供了多种不同的应用特征,如实体特征、曲面特征、自由曲面特征和用户自定义特征等。

叶片泵是由十几个部件组成的,转子是其中主要的一个部件。下面以转子为例简述建模过程:

①运行proe,由“新建”中进入零件模块,通过“拉伸”命令完成转子部件的基本体建模。

②通过“拉伸”命令完成转子一个叶片槽的建立。

③通过“阵列”命令完成转子叶片槽的建立。

④利用“倒圆角”等命令完成转子建模。

(2)叶片泵的装配。装配是将产品的各个部件进行组织和定位操作的一个过程,通过部件相互之间配对条件建立约束关系来确定部件在产品中的位置(见图2)。proe软件采用虚拟装配模式,即在装配中,部件的三维模型是被装配引用,而不是简单地被复制到装配图中,其中运用引用集的思想简化了模型信息。此外在装配时要以主模型为基础保持各装配部件的几何相关性,如果某部件在装配时被修改,则引用它的三维模型会自动更新。在proe中,可采用自顶向下、自底向上或混合装配的方法进行部件装配。对叶片泵进行装配时,我们采用自底向上的方法,即由已建立的单个部件的三维模型逐级地进行组装,最后装配组成装配件,装配步骤如下:

①由“新建”中进入“装配”模块,通过(装配命令)将底座模型引入界面,选中装配条件下的缺省方式,这样底座才会被限制。

②通过(装配命令)将配油盘调入界面,利用装配条件中的匹配与对齐方式将其与底座固定。

③通过匹配、对齐、插入等关系将其他各部件组装在一起,装配时按照从下到上的顺序依次进行。装配中如遇到图元太多,不容易选取时,可打开进行操作。

④完成叶片泵装配。

2 叶片泵的有限元分析

(1)proe有限元分析模块。有限元分析作为proe设计过程的一个重要集成部分,完成着各种设计方案的评估,其分析结果可以用来优化产品设计、提高产品质量。它既可克服专业有限元软件前处理能力不足的缺点,还可以大大提高整个有限元分析工作的效率。

(2)叶片泵相关参数条件分析。限制叶片泵使用寿命的主要因素之一是叶片顶部对定子内曲面的摩擦磨损。随着泵转速和工作油压力的升高,定子内曲面的磨损将变得非常严重,在高速高压下运行时容易失效,为此应从结构设计、材料选择、加工工艺、表面处理及润滑等方面来综合解决。

选用低压定量叶片泵,对其定子进行有限元分析前,确定其相关参数条件如下:定子的材料选用45钢,转速范围是800~2000r/min,压力范围是6~7MPa,这里选择7MPa。

(3)有限元分析通过线性静态分析计算定子在外载荷作用下内侧应力状态。proe有限元分析操作步骤如下:

①在零件模块下对模型进行定义,密度ρ=7850kg/m³ ,材料为steel等。

②进入“应用程序”中的“Mechanica”模块。

③添加类型为Pressureloads,垂直作用于定子内端面,大小为140N。