第６期（总第１７５期）
２０１２年１２月机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６
Ｄｅｃ．
文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００５６－０
２基于Ｐｒｏ／Ｅ的螺旋桨设计与实体建模
张沛强，李文英，周晓萍
（太原理工大学机械电子工程研究所，山西 太原 ０３００２４
）摘要：螺旋桨是船用推进器中应用最广的一种。对螺旋桨的参数计算设计思路以及实体建模方法进行了详细介绍，为螺旋桨的初学设计人员提供了一般性的思路，便于依据实际参数要求，便捷地设计螺旋桨和运用Ｐｒｏ／Ｅ软件进行螺旋桨的三维实体建模。关键词：螺旋桨；参数计算；实体建模；设计
中图分类号：Ｕ６６１．３３＋
６∶ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ
收稿日期：２０１２－０５－０７；修回日期：２０１２－０６－２
９作者简介：张沛强（１９８７－）
，男，山西汾阳人，在读硕士研究生，研究方向：煤矿机械。０ 引言
近年来，随着我国海洋经济的发展，近海经济型船只和水下航行器的设计制造需求不断提高。对于大量使用的内河及近海船用小型螺旋桨的加工，传统的手工操作方式越来越多地被具有良好加工精度的数控加工方式取代。螺旋桨的数控加工编程首先需要对螺旋桨进行三维实体建模，而实体建模又需要对螺旋桨参数有个初步的拟定。本文结合工程实际情况，先对螺旋桨的设计思路进行简要介绍，再使用计算机辅助设计软件生成实体，从而提供了一种简便实用的螺旋桨三维建模方法。１ 螺旋桨设计１．１ 螺旋桨的选型
船用螺旋桨使用的图谱桨一般以荷兰的Ｂ型桨和日本的ＡＵ型桨为主。ＡＵ型桨为等螺距桨，叶切面为机翼型；Ｂ型桨根部叶切面为机翼型，梢部为弓形，除四叶桨０．６Ｒ（Ｒ为螺旋桨的梢圆半径）至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有１５°
的后倾。某船主机最大持续功率为６ １８０ｋＷ，转速为１６０ｒ／ｍｉｎ。根据船型资料，选取伴流分数ω＝０．３５，按经验公式决定推力减额分数ｔ＝０．７４ω＝０．２１，取相对旋转效率ηＲ＝１．０，船身效率ηＨ＝（１－ｔ）／（１－ω）＝１．２１５ ４，则螺旋桨选用ＡＵ３型。１．２ 负荷系数Ｂｐ的计算
按图谱设计最佳螺旋桨是从“最佳效率曲线”着
手。对于一定的盘面比，给定一个负荷系数Ｂｐ，就有一个最佳效率及与其对应的螺距比Ｐ／Ｄ（Ｐ为螺距，Ｄ为螺旋桨的梢圆直径）和直径系数δ，而且这些对应关系是唯一的。在设计的过程中，我们一般会先选定船体的航行速度ｖＳ。
Ｂｐ的计算公式为：Ｂｐ＝ｎＰ０．５Ｄ／ｖ２．５
Ａ
。其中：ｖＡ为螺旋桨前进速度，ｖＡ＝ｖＳ（１－ω）；ｎ为螺旋桨转速，ｒ／ｍｉｎ；ＰＤ为螺旋桨收到的功率，ｋＷ。
在设定好船体航速和了解到螺旋桨收到的功率后，
就能通过相关公式计算出该螺旋桨的负荷系数。１．３ 螺旋桨梢圆直径Ｄ和螺距比Ｐ／Ｄ的计算
螺旋桨的选型已经确定，负荷系数Ｂｐ已经计算出，
在螺旋桨最佳要素计算式及回归系数表中找到对应的系数ａ、ｂ、ｃ三值，然后将ａ、ｂ、ｃ三值代入对应的公式中，螺旋桨的最佳效率η０、
螺距比Ｐ／Ｄ、直径系数δ都可计算出。Ｄ的计算公式为：
Ｄ＝δｖＡ
／ｎ。计算出直径Ｄ后，根据已经算得的螺距比Ｐ／Ｄ，可将螺距Ｐ也计算出来。
２ 螺旋桨实体建模原理
根据螺旋桨的选型，依据对应的叶切面尺寸表，可计算出各半径柱面切平面上对应的叶背、叶面坐标值；将该叶背、叶面坐标值描点连线生成曲线，再将生成的曲线旋转，包络到相应半径柱面上，旋转角度值为螺旋桨的螺旋倾角；最后通过边界混合命令将柱面上的曲
SHIP ENGINEERING 船舶工程 V ol.32 No.4 2010 总第32卷，2010年第4期基于UG二次开发的船用螺旋桨参数化 建模方法与实现 唐英1，王志坚1，杨凯2 （1．北京科技大学机械工程学院，北京 100083；2．中国电子科技集团公司第45研究所，三河 065201） 摘 要：船用螺旋桨的建模方法是将二维初始型值点导入通用CAD软件，通过多步操作得出三维空间数据，完成整个造型过程.这种方法不但操作繁琐，而且效率低.在研究了船用螺旋桨参数化建模方法的基础上，采用对UG进行二次开发的方法，编制出船用螺旋桨参数化建模的功能模块.通过给定船用螺旋桨的主要几何参数，计算出初始型值点，进行坐标变换，将其从平面坐标系还原到空间真实位置.另外给出桨叶叶梢缺失部分数据的NURBS拟合补充方法，并在进行光顺处理后，最终生成船用螺旋桨的三维模型. 关键词：船用螺旋桨；UG二次开发；自由曲面；参数化建模 中图分类号：U664.33 文献标志码：A 文章编号：1000-6982 (2010) 04-0052-04 Parametrical Modeling Method and Implementation of Marine Propeller Based on UG Software TANG Ying1, W ANG Zhi-jian1, Y ANG Kai2 (1.School of Mechanical Engineering, Beijing Science and Technology University, Beijing 100083, China; 2.The 45th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Sanhe 065201, China) Abstract:Marine propeller is a type of part with free-form surface. Traditional modeling method of marine propeller needs to export the origin data into CAD software, converting the origin 2D point data to the 3D point data after several steps and then complete the modeling process. This method is time-consuming and inefficiency. With parametrical modeling technology, functional package for marine propeller modeling based on UG software is developed and introduced in the paper. In the developed package, some key structural parameters of marine propeller are inputted firstly and then the 2D point data and the 3D surface data are calculated automatically. To build the 3D model of the propeller part, firstly the coordinate transformation operation from a 2D coordinate system to a 3D reference system is needed to recover the points in its 2D drawing to their true position in 3D model. And then, point data at the tip of propeller are added with NURBS fitting method. After smoothing calculation of the surface, the 3D model of the marine propeller is completed. Key words: marine propeller; UG Software; free-form surface; parametrical modeling 0 引言 船用螺旋桨是典型的自由曲面类零件，一般由桨叶和桨毂两部分构成.桨毂外形通常较为简单，是近似的圆锥体或圆柱体，而桨叶形状非常复杂.除极少数情况外，桨叶形状无法用简单数学公式进行描述，而是用许多离散点的坐标值来表示，这种用来表示形状的离散点称为型值点.每个桨叶叶片的型值点通常多达数百个，有时甚至更多.从二维图纸的型值点到最终三维模型的建立，其间需经过偏移、旋转、生成曲线、生成曲面等多步操作.大量数值的计算处理工作和繁冗复杂的操作过程使船用螺旋桨建模过程不仅费时费力，且容易出现差错.鉴于目前针对船用螺旋桨设计建 收稿日期：2009-10-27；修回日期：2010-01-20 作者简介：唐英（1967-），女，副教授，博士后，主要从事机械制造与自动化方面的科研与教学工作.
基于Pro/E 3.0创建螺纹的三种方法 ——原创：哈尔滨工业大学翟万柱 笔者是Pro/E的初学者，在这里仅就个人在Pro/E学习中的点滴心得与大家分享，希望大家提出宝贵意见、多多批评，以求共同进步。 螺纹机构是机械行业普遍应用的一种机构，为创建螺纹的方便Pro/E中设立有强大的螺旋扫描功能，可以实现螺纹、弹簧等基于螺旋线多种特征，其中的变节距螺旋扫描功能更是为螺旋类特征的灵活创建提供的广阔的空间，本文最后将介绍变节距弹簧的建模过程。 在掌握直接应用内建功能实现螺旋特征创建的同时，笔者认为从理论原理出 发，通过基础建模功能实mouse曲面.prt.1 现设想功能也是十分必要的。不但对 其他三维软件学习起到借鉴作用，同时也可以在内建功能不能满足要求的时候通过基础功能的灵活运用达到目的，并可以对Pro/E3.0的基本功能和机械基础知识增进了解。 方法一： 首先，应用“插入”(Insert)>“扫描”(Sweep)>“伸出项”(Protrusion)功能进行普通梯形螺纹的建模。 想必大家对此功能都已熟悉，唯一值得讨论的地方也是重要的地方可能就是螺旋线的生成问题了。简单易行的方法就是用方程建立曲线，而且可以容易的与参数建立关系，使得生成特征具有通用性。 常用参数方程如下：（应用时注意坐标系的选择与类型的设定） 笛卡儿坐标下的螺旋线柱坐标下的螺旋线x = radia * cos ( t *(n*360)) r=radia y = radia * sin ( t * (n*360)) theta=theta0+t*(n*360) z = l*t z=t*l 其中：radia为半径；n为指定长度上螺旋线的圈数；l为设定长度。 n=l/螺距；多头螺纹生成需要多条螺旋线，注意生成其他螺旋线时须设定参数方程中角度的初始值；对于左旋螺纹参数方程中角度值取负 值。 生成螺旋曲线方法为：单击“插入”(Insert)>“模型基准”(Model Datum)> “曲线”(Curve)，或单击“基准”(Datum)工具栏上的按钮。然后选择“从方程”(From Equation)，接下来选择坐标系并指定坐标系类型后，既可在编辑窗口中输入相关参数方程，得到目的曲线。 此种方法虽然简单、快结，但需要熟悉参数方程，并熟练坐标系的设定。对于象笔者这样数学不佳，又相对懒惰的朋友，是否有更直观的方法可行呢？答案是肯定的。
《计算机辅助设计（PROE)》课程 习题集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《计算机辅助设计（PROE)》（编号为09015）共有单选题,判断题,问答与作图题,作图题等多种试题类型，其中，本习题集中有[问答与作图题]等试题类型未进入。 一、单选题 1.在Pro/E环境中，鼠标左键的功能可以是什么？（） A:选择命令执行 B:与“ctrl”结合进行缩放 C:绘制图元 D:选择2-D图元、特征、曲面等 2.相对坐标系的主要用途是什么？（） A:辅助尺寸的标注 B:建立空间样条线时定义点坐标值 C:创建混合特征时用于定义各截面间的相对位置关系 D:拉伸特征创建必须使用它 3.曲面中下列说法正确的是哪些？（） A:曲面中黄色线是边界线 B:曲面中黄色线是棱线 C:面中紫色线是棱线 D:棱线间可以放置倒圆角特征 4.鼠标中键的功能可以是哪些？（） A:完成确认选择B:放弃或结束图元的绘制 C:与Ctrl结合旋转模型D:打开相关快捷菜单 5.以下方式可以独立建立基准平面的是哪些？（）
A:穿过圆柱B:平行平面C:偏距平面D:混合截面 6.创建基准平面的方法包括穿过、法向、平行、偏距等，一般都需搭配使用才可将其完全定义，但采用下列哪个方式可单独建立新的基准平面？（） A:穿过某平面法线 B:偏距某平面 C:相切于某圆柱面 D:与某平面平行 7.在模具设计时对参考模型所作的修改不会影响什么？（） A:参考模型源零件 B:模具元件 C:模具型腔 D:模具型芯 8.建立分型面的常用方法有哪些？（） A:使用曲面创建与编辑工具构建 B:使用着色功能 C:使用侧面影像曲线产生裙边特征 D:骨架折弯 9.以下选项用于对曲面进行编辑修改的有哪些？（） A:合并B:裁剪C:造型D:延拓 10.我们一般将混合特征分为哪三种类型？（） A:平行混合B:旋转混合C:一般混合D:拉伸混合 11.在Pro/E中，选取【插入】菜单，然后选取其中的（）选项即可在设计中根据需要加入各种基准特征。 A. 【模型基准】 B. 【修饰】 C. 【造型】 D. 以上都不正确 12.创建工程图中增加投影视图是指什么？（） A:用户自定义投影视角的视图 B:垂直某个面或轴投影的视图 C:由父视图产生符合正投影关系的视图 D:产生与其它视图无从属关系的独立视图 13.视图产生后可以在页面上任意移动或删除而与其它视图无牵连的视图是哪 个？ A:投影视图 B:辅助视图 C:一般视图 D:局部（详尽）视图 14.填充特征只是通过其边界定义的一种平面曲面特征，用于（）曲面。 A. 复制 B.剪切 C. 镜像 D.加厚
2011-2012年第一学期 《Pro/E三维造型》课程期末综合作业 题目：电脑摄像头的制作 班级：XXXXX 姓名：XXXXX 学号：XXXXX 电话：XXXXXXXX Email： 日期：
设计构思：本次设计实体为立式电脑摄像头，实体绘制过程中主要运用了拉伸、旋转特征，辅助以扫描、螺旋扫描、阵列、圆角、基准点、面等。特征设计中忽略了实体内部的镶嵌结构，以及弹簧、光学透镜镜片、电线、螺钉等结构。从工程实践来讲，该实体并不能用单个的零件来阐述，完成的prt文件只能代表摄像头外形特征，并不具有实际意义。 实物图片
模型截图 制作步骤与说明： 一、绘制头部： 【1】打开程序，先新建一个模型文件：点击系统工具栏里的“新建”图标，在弹出的“新建”对话框中保持默认值，单击“确定”按钮，进入零件设计界面。 【2】单击下拉菜单【插入】、【旋转】命令，或者直接单击特征工具栏中的“旋转工具” 的“定义”按钮，以绘制旋转截面。 【3】系统弹出“草绘”对话框，选择FRONT面为草绘平面，接收系统默认草绘方向， 单击“草绘”按钮，进入草绘工作状态。
【4】如图1所示：先绘制一条旋转轴线（图中竖直虚线），再绘制一个直径100的圆（圆心过旋转轴线），在剪切至图1所示。 图1 【5】单击草绘工具栏下面的按钮，系统回到零件设计模式。此时单击“预览”按钮，模型如图2所示： 图2
【6】接受默认值，单击按钮，完成曲面旋转特征。单击下拉菜单中的【文件】，【保存 副本】菜单命令，在新建名称中输入“qiuke”，保存。 【7】在模型树中选中“旋转1”，单击【编辑】、【实体化】，然后点击按钮，将上一步 得到的球壳实体化得到球。 二、绘制双耳： 【8】单击特征工具栏里的“基准平面工具”，选择RIGHT平面，偏移距离设置为45，新建一个基准平面；再在RIGHT平面另一边新建一个对称基准平面，名称分别为DTM1和DTM2。 【9】单击特征工具栏中的“拉伸”，选择“拉伸为实体”，以DTM1基准平面为草绘平面，绘制一个直径60的圆，单击完成草绘，拉伸实体参数分别为，单击得到实体局部切槽如图3所示。对切口进行倒圆角处理，圆角半径设为0.5。 图3 【10】重复上一步，以DTM2为基准，得到与步骤9对称的切口。如图4所示：
Pro/E 3.0创建螺纹的方法 笔者是Pro/E的初学者，在这里仅就个人在Pro/E学习中的点滴心得与大家分享，希望大家提出宝贵意见、多多批评，以求共同进步。 螺纹机构是机械行业普遍应用的一种机构，为创建螺纹的方便Pro/E中设立有强大的螺旋扫描功能，可以实现螺纹、弹簧等基于螺旋线多种特征，其中的变节距螺旋扫描功能更是为螺旋类特征的灵活创建提供的广阔的空间，本文最后将介绍变节距弹簧的建模过程。 在掌握直接应用内建功能实现螺旋特征创建的同时，笔者认为从理论原理出发，通过基础建模功能实现设想功能也是十分必要的。不但对其他三维软件学习起到借鉴作用，同时也可以在内建功能不能满足要求的时候通过基础功能的灵活运用达到目的，并可以对Pro/E3.0的基本功能和机械基础知识增进了解。 方法一： 首先，应用“插入”(Insert)>“扫描”(Sweep)>“伸出项”(Protrusion)功能进行普通梯形螺纹的建模。 想必大家对此功能都已熟悉，唯一值得讨论的地方也是重要的地方可能就是螺旋线的生成问题了。简单易行的方法就是用方程建立曲线，而且可以容易的与参数建立关系，使得生成特征具有通用性。
常用参数方程如下：（应用时注意坐标系的选择与类型的设定）笛卡儿坐标下的螺旋线柱坐标下的螺旋线x = radia * cos ( t *(n*360)) r=radia y = radia * sin ( t * (n*360)) theta=theta0+t*(n*360) z = l*t z=t*l 其中：radia为半径；n为指定长度上螺旋线的圈数；l为设定长度。 n=l/螺距；多头螺纹生成需要多条螺旋线，注意生成其他螺旋线时须设定参数方程中角度的初始值；对于左旋螺纹 参数方程中角度值取负值。 生成螺旋曲线方法为：单击“插入”(Insert)>“模型基准”(Model Datum)>“曲线”(Curve)，或单击“基准”(Datum)工具栏上的 按钮。然后选择“从方程”(From Equation)，接下来选择坐标系并指定坐标系类型后，既可在编辑窗口中输入相关参数方程，得到目的曲线。 此种方法虽然简单、快结，但需要熟悉参数方程，并熟练坐标系的设定。对于象笔者这样数学不佳，又相对懒惰的朋友，是否有更直观的方法可行呢？答案是肯定的。 下面笔者就以变截面扫描功能根据螺纹形成原理实现此目的，虽然步骤繁琐但容易理解，同时也可以为大家开拓思路，深刻的理解Pro/E基本功能。
第４７卷一第４期２０１８年８月一一一一一一一一一一一船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ一一一一一一一一一一一一一 Ｖｏｌ.４７一Ｎｏ.４ Ａｕｇ.２０１８ 一一一 ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０４.０２０ 基于ＣＡＴＩＡ的船用螺旋桨三维建模方法 刘勇杰１?徐青２?胡勇１?郑绍春１ (１.武汉理工大学交通学院?武汉４３００６３?２.广州文冲船厂有限责任公司?广州５１０７２７) 摘一要:针对船用螺旋桨三维外形较复杂的特点?提出一种基于ＣＡＴＩＡ平台的坐标变换的船用螺旋桨三维建模方法?给出由叶切面局部坐标系到全局坐标系的变换公式?采用Ｅｘｃｅｌ快速完成数据处理?用ＶＢ.ｎｅｔ语言对ＣＡＴＩＡ进行二次开发?完成桨叶曲面型值数据的读取与批量导入?最终快速得到螺旋桨三维模型?该方法柔性好二效率高?可以根据不同设计参数快速得到对应的螺旋桨三维模型?并对模型进行优化处理? 关键词:船用螺旋桨?三维建模?ＣＡＴＩＡ?Ｅｘｃｅｌ?二次开发 中图分类号:Ｕ６６４.３３一一一一文献标志码:Ａ一一一一文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０４￣００８４￣０４ 收稿日期:２０１７－１０－１７修回日期:２０１７－１１－１５ 基金项目:国家自然科学基金项目(５１３７９１６７)第一作者:刘勇杰(１９９２ )?男?硕士生研究方向:船舶先进制造技术 一一为了满足设计中不断改进?制造中节约成本?一次成型的需求?关于快速有效的船用螺旋桨三维建模方法研究集中在不需要计算?完全利用二维图 缠绕 变换来生成螺旋桨三维曲面[１]?基于ＣＡＴＩＡ软件平台?将二维图进行 逆向投影 的螺旋桨三维曲面建模[２]?通过坐标变换将变换后的螺旋桨曲面型值点导入Ｐｒｏ/Ｅ中得到光滑曲面?进而得到螺旋桨实体模型[３￣４]?设计螺旋桨二维图形和三维实体之间转换的代码[５]?等方面?为了避免传统几何建模方法的手工操作量大的缺点? 结合坐标变换自动化的思想?提出一种基于ＣＡＴ￣ＩＡ二次开发和坐标变换的船用螺旋桨三维建模新方法? １一ＣＡＴＩＡ软件平台概述 ＣＡＴＩＡ软件提供了多种二次开发的接口?其 中包括自动化对象编程(Ｖ５Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ)和开放的基于构件的应用编程接口(ＣＡＡ)?其中?Ａｕｔｏ￣ ｍａｔｉｏｎ开发模式可以完成绝大部分开发工作?只有少部分不足之处才采取ＣＡＡ开发方式进行补充?Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ开发模式又可分为以下几种? １)ＶＢＡＰｒｏｊｅｃｔ?采用ＣＡＴＩＡ提供的ＶＢＡ集成开发环境进行程序设计?属于ＣＡＴＩＡ进程内?能够设计窗体界面?且可以方便地把生成的程序 添加到ＣＡＴＩＡ工具条中? ２)ＣＡＴＩＡ宏脚本?采用ＶＢＳｃｒｉｐｔ语言编写 代码?可以把程序集成到ＣＡＴＩＡ工具条中?但脚本程序的输入输出功能较弱?无法实现复杂的交互界面? ３)其他脚本语言?采用ＶＢＳｃｒｉｐｔ二ＪａｖａＳ￣ ｃｒｉｐｔ二Ｐｙｔｈｏｎ等语言编写代码?在ＣＡＴＩＡ以外执行(进程外)?可以写成短小灵活的代码集成到其他应用中? ４)高级语言?采用ＶＢ.ｎｅｔ二Ｃ＃等高级语言编 写代码?可以制作比较复杂的交互界面?利用.ｎｅｔ优势简化复杂业务流程设计任务? ２一螺旋桨建模 螺旋桨的主要参数包括纵斜角(后倾角)二螺 距比二盘面比二母线到叶片随边的距离二母线到叶片导边的距离二叶片宽度二叶片厚度二导边至最厚点的距离和螺旋桨叶切面尺寸表等? ２.１一二维型值点计算 以直径为０.２５ｍ的ＭＡＵ４－４０型的模型螺旋桨为实例?根据ＭＡＵ型螺旋桨桨叶轮廓尺寸表(见表１)计算得到模型螺旋桨的伸张轮廓尺寸?包括叶片宽度Ｗ(以最大叶片宽度的％表示)二母线到叶片随边的距离Ｌ１二母线到叶片导边的距离Ｌ２二叶片厚度Ｔ(以螺旋桨直径的％表示)二导边至最厚点的距离Ｌ３(以叶片宽度％表示)等?根据ＭＡＵ型叶切面尺寸表(见表２)计算得到不同半径叶切面的二维型值点?以上数据组成了传统二维图纸中的数据信息? 由表１二２中参数的排布规律可知?选择Ｅｘｃｅｌ ４ ８
《计算机辅助设计（PROE)》课程习题 集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《计算机辅助设计（PROE)》（编号为09015）共有单选题,判断题,问答与作图题,作图题等多种试题类型，其中，本习题集中有[问答与作图题]等试题类型未进入。 一、单选题 1.在Pro/E环境中，鼠标左键的功能可以是什么？（） A:选择命令执行 B:与“ctrl”结合进行缩放 C:绘制图元 D:选择2-D图元、特征、曲面等 2.相对坐标系的主要用途是什么？（） A:辅助尺寸的标注 B:建立空间样条线时定义点坐标值 C:创建混合特征时用于定义各截面间的相对位置关系 D:拉伸特征创建必须使用它 3.曲面中下列说法正确的是哪些？（） A:曲面中黄色线是边界线 B:曲面中黄色线是棱线
C:面中紫色线是棱线 D:棱线间可以放置倒圆角特征 4.鼠标中键的功能可以是哪些？（） A:完成确认选择B:放弃或结束图元的绘制 C:与Ctrl结合旋转模型D:打开相关快捷菜单 5.以下方式可以独立建立基准平面的是哪些？（） A:穿过圆柱B:平行平面C:偏距平面D:混合截面6.创建基准平面的方法包括穿过、法向、平行、偏距等，一般都需搭配使用才可将其完全定义，但采用下列哪个方式可单独建立新的基准平面？（） A:穿过某平面法线 B:偏距某平面 C:相切于某圆柱面 D:与某平面平行 7.在模具设计时对参考模型所作的修改不会影响什么？（） A:参考模型源零件 B:模具元件 C:模具型腔 D:模具型芯 8.建立分型面的常用方法有哪些？（） A:使用曲面创建与编辑工具构建 B:使用着色功能
由桨叶截面尺寸表得到三维建模坐标 直径D 螺距P 后倾角θ 螺距角φ 1、 计算出0.2R 、0.3R …… 2、 利用反正切函数计算出螺距角：以0.2R 举例 φ-0.2R=ATAN(P/(2*π*0.2R))，弧度表示 φ-0.2R/π*180°或用=DEGREES(φ-0.2R)函数，角度表示 3、 中心线距导边-最厚点距导边=中心线距最厚点=H X 4、 h X =最厚点距导边-X 5、 计算0.2R-0坐标 注：h X =最厚点距导边-X ；H X =中心线距导边-最厚点距导边=中心线距最厚点
6、叶梢坐标 7、通过延伸插值得到0.1R处的叶宽、最大叶厚、最大叶厚至导边、中心线至导 边，再用第5步计算。
螺旋桨UG中建模 1、导入三维坐标 2、连接样条曲线，随边点-导边点-随边点；连接螺旋桨轮廓 3、将螺旋桨轮廓打断于叶梢点：编辑-曲线-分割曲线，类型选“在结点处”，选 择曲线，结点方法选“选择结点”，确定。 或者采用添加点然后重新绘制两条样条曲线的方式，添加点：插入-基准/点，选择几何体中选择要添加点的样条曲线，等弧长定义中点数输入需要的点即可。 4、建立螺旋桨包面：主曲线—叶梢点+桨叶切面；次曲线—随边+导边+随边。 5、将桨叶表面封闭起来：插入-网格曲面-N边曲面-外环选择曲线即可 裁去上述封闭曲面多余部分：修剪片体-目标选择片体-边界对象选择边界曲线-选择区域保留！ 6、桨叶片体缝合：插入-组合-缝合，选择需要缝合的片体即可 7、阵列桨叶：阵列特征-选择特征（选桨叶包面）-布局（选圆形）-旋转轴（选 桨榖对称轴）-角度方向（间距选数量和节距，数量选叶数，节距角为360/n），确定。阵列后可能所有桨叶多余的片体都要修剪—此功能好像不成功 或者采用旋转功能：编辑-移动对象-运动选角度-角度72°-结果复制原先的-非关联副本数4 8、建立桨榖。目测回转的曲线为拍照CAD得到。回转-选择曲线-指定矢量（选 桨榖对称轴）-其他默认即可。 此处可能涉及到显示/隐藏功能，可用快捷键Ctrl+shift+k，可用功能编辑-显示和隐藏-全部显示 9、将桨叶与桨榖求和：求和-选择体即可 10、螺旋桨建模完成。据说导出为iges格式。
1.碟形弹簧 圓柱坐标 方程：r = 5 theta = t*3600 z =(sin(3.5*theta-90))+24*t 此主题相关图片如下：1.jpg 2.葉形线. 笛卡儿坐標标 方程：a=10 x=3*a*t/(1+(t^3)) y=3*a*(t^2)/(1+(t^3)) 此主题相关图片如下：2.jpg 3.螺旋线(Helical curve) 圆柱坐标（cylindrical）
方程：r=t theta=10+t*(20*360) z=t*3 此主题相关图片如下：3.jpg 4.蝴蝶曲线 球坐标 方程：rho = 8 * t theta = 360 * t * 4 phi = -360 * t * 8
此主题相关图片如下：4.jpg 5.渐开线 采用笛卡尔坐标系 方程：r=1 ang=360*t s=2*pi*r*t x0=s*cos(ang) y0=s*sin(ang) x=x0+s*sin(ang) y=y0-s*cos(ang) z=0 此主题相关图片如下：5.jpg
6.螺旋线. 笛卡儿坐标 方程：x = 4 * cos ( t *(5*360)) y = 4 * sin ( t *(5*360)) z = 10*t 此主题相关图片如下：6.jpg 7.对数曲线 笛卡尔坐标系 方程：z=0 x = 10*t y = log(10*t+0.0001) 此主题相关图片如下：7.jpg
采用球坐标系 方程：rho=4 theta=t*180 phi=t*360*20 此主题相关图片如下：8.jpg 9.双弧外摆线 卡迪尔坐标 方程：l=2.5 b=2.5 x=3*b*cos(t*360)+l*cos(3*t*360) Y=3*b*sin(t*360)+l*sin(3*t*360) 此主题相关图片如下：9.jpg 10.星行线 卡迪尔坐标
第６期（总第１７５期） ２０１２年１２月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６ Ｄｅｃ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００５６－０ ２基于Ｐｒｏ／Ｅ的螺旋桨设计与实体建模 张沛强，李文英，周晓萍 （太原理工大学机械电子工程研究所，山西 太原 ０３００２４ ）摘要：螺旋桨是船用推进器中应用最广的一种。对螺旋桨的参数计算设计思路以及实体建模方法进行了详细介绍，为螺旋桨的初学设计人员提供了一般性的思路，便于依据实际参数要求，便捷地设计螺旋桨和运用Ｐｒｏ／Ｅ软件进行螺旋桨的三维实体建模。关键词：螺旋桨；参数计算；实体建模；设计 中图分类号：Ｕ６６１．３３＋ ６∶ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０５－０７；修回日期：２０１２－０６－２ ９作者简介：张沛强（１９８７－） ，男，山西汾阳人，在读硕士研究生，研究方向：煤矿机械。０ 引言 近年来，随着我国海洋经济的发展，近海经济型船只和水下航行器的设计制造需求不断提高。对于大量使用的内河及近海船用小型螺旋桨的加工，传统的手工操作方式越来越多地被具有良好加工精度的数控加工方式取代。螺旋桨的数控加工编程首先需要对螺旋桨进行三维实体建模，而实体建模又需要对螺旋桨参数有个初步的拟定。本文结合工程实际情况，先对螺旋桨的设计思路进行简要介绍，再使用计算机辅助设计软件生成实体，从而提供了一种简便实用的螺旋桨三维建模方法。１ 螺旋桨设计１．１ 螺旋桨的选型 船用螺旋桨使用的图谱桨一般以荷兰的Ｂ型桨和日本的ＡＵ型桨为主。ＡＵ型桨为等螺距桨，叶切面为机翼型；Ｂ型桨根部叶切面为机翼型，梢部为弓形，除四叶桨０．６Ｒ（Ｒ为螺旋桨的梢圆半径）至叶根处为线性变螺距外，其余均为等螺距，桨叶有１５° 的后倾。某船主机最大持续功率为６ １８０ｋＷ，转速为１６０ｒ／ｍｉｎ。根据船型资料，选取伴流分数ω＝０．３５，按经验公式决定推力减额分数ｔ＝０．７４ω＝０．２１，取相对旋转效率ηＲ＝１．０，船身效率ηＨ＝（１－ｔ）／（１－ω）＝１．２１５ ４，则螺旋桨选用ＡＵ３型。１．２ 负荷系数Ｂｐ的计算 按图谱设计最佳螺旋桨是从“最佳效率曲线”着 手。对于一定的盘面比，给定一个负荷系数Ｂｐ，就有一个最佳效率及与其对应的螺距比Ｐ／Ｄ（Ｐ为螺距，Ｄ为螺旋桨的梢圆直径）和直径系数δ，而且这些对应关系是唯一的。在设计的过程中，我们一般会先选定船体的航行速度ｖＳ。 Ｂｐ的计算公式为：Ｂｐ＝ｎＰ０．５Ｄ／ｖ２．５ Ａ 。其中：ｖＡ为螺旋桨前进速度，ｖＡ＝ｖＳ（１－ω）；ｎ为螺旋桨转速，ｒ／ｍｉｎ；ＰＤ为螺旋桨收到的功率，ｋＷ。 在设定好船体航速和了解到螺旋桨收到的功率后， 就能通过相关公式计算出该螺旋桨的负荷系数。１．３ 螺旋桨梢圆直径Ｄ和螺距比Ｐ／Ｄ的计算 螺旋桨的选型已经确定，负荷系数Ｂｐ已经计算出， 在螺旋桨最佳要素计算式及回归系数表中找到对应的系数ａ、ｂ、ｃ三值，然后将ａ、ｂ、ｃ三值代入对应的公式中，螺旋桨的最佳效率η０、 螺距比Ｐ／Ｄ、直径系数δ都可计算出。Ｄ的计算公式为： Ｄ＝δｖＡ ／ｎ。计算出直径Ｄ后，根据已经算得的螺距比Ｐ／Ｄ，可将螺距Ｐ也计算出来。 ２ 螺旋桨实体建模原理 根据螺旋桨的选型，依据对应的叶切面尺寸表，可计算出各半径柱面切平面上对应的叶背、叶面坐标值；将该叶背、叶面坐标值描点连线生成曲线，再将生成的曲线旋转，包络到相应半径柱面上，旋转角度值为螺旋桨的螺旋倾角；最后通过边界混合命令将柱面上的曲
每一页的曲线类型如下： 第1页：碟形弹簧、葉形线、螺旋线(Helical curve)、蝴蝶曲线和渐开线； 第2页：螺旋线、对数曲线、球面螺旋线、双弧外摆线和星行线； 第3页：心脏线、圆内螺旋线、正弦曲线、太阳线和费马曲线（有点像螺纹线）； 第4页：Talbot 曲线、4叶线、Rhodonea 曲线、抛物线和螺旋线； 第5页：三叶线、外摆线、Lissajous 曲线、长短幅圆内旋轮线和长短幅圆外旋轮线；第6页：三尖瓣线、概率曲线、箕舌线、阿基米德螺线和对数螺线； 第7页：蔓叶线、tan曲线、双曲余弦、双曲正弦和双曲正切； 第8页：一峰三驻点曲线、八字曲线、螺旋曲线、圆和封闭球形环绕曲线； 第9页：柱坐标螺旋曲线、蛇形曲线、8字形曲线、椭圆曲线和梅花曲线； 第10页：花曲线、空间感更强的花曲线、螺旋上升的椭圆线、螺旋花曲线和鼓形线； 第11页：长命锁曲线、簪形线、螺旋上升曲线、蘑菇曲线和8字曲线； 第12页：梅花曲线、桃形曲线、碟形弹簧、环形二次曲线和蝶线； 第13页：正弦周弹簧、环形螺旋线、内接弹簧、多变内接式弹簧和柱面正弦波线； 第14页：ufo（漩涡线）手把曲线、篮子、圆柱齿轮齿廓的渐开线方程和对数螺旋曲线；第15页：罩形线、向日葵线、太阳线、塔形螺旋线和花瓣线； 第16页：双元宝线、阿基米德螺线的变形、渐开线方程、双鱼曲线和蝴蝶结曲线； 第17页：“两相望”曲线、小蜜蜂、弯月、热带鱼和燕尾剪； 第18页：天蚕丝、心电图、变化后的星形线、小白兔和大家好； 第19页：蛇形线、五环、蜘蛛网、次声波和十字渐开线； 第20页：内五环和蜗轨线； 1.碟形弹簧 圓柱坐标 方程：r = 5 theta = t*3600 z =(sin(3.5*theta-90))+24*t 2.葉形线. 笛卡儿坐標标 方程：a=10 x=3*a*t/(1+(t^3)) y=3*a*(t^2)/(1+(t^3))
Pro/E实例训练教程—零件工程图以传动轴工程图的生成为例介绍零件工程图的创建。具体操作步骤如下：（1）单击【新建】按钮，打开【新建】对话框，在“类型”选项中选择“绘图”，输入文件名shaft。 （2）在【新制图】对话框中，单击【浏览…】打开传动轴零件设为“缺省模型”，“指定模板”选择为【空】，“方向”选择为【横向】，“标准大小”选择【A3】，单击【确定】创建工程图。如果选用的模板不合适，可以执行【文件】→【页面设置】命令重新设置模板。 （3）在图纸空白处单击右键并在其快捷菜单中选择【属性】，在【文件属性】菜单管理器中选择【绘图选项】，打开【选项】对话框，更改下列设置，如表2-1所示，并单击【应用】→【关闭】。 表2-1 修改配置值 （4）单击主菜单栏【插入】→【绘图视图】→【一般】，或单击工具栏上的创建一般视图按钮，在图纸中单击绘制视图中心点，弹出【绘图视图】对话框，单击“类型”选项组中的“视图类型”选项，在“视图方向”栏中，选择“查
看来自模型的名称”，在“模型视图名”选项栏中选择“TOP”，单击【应用】。单击“类型”选项组中的“比例”选项，选择“定制比例”并输入比例1，单击【绘图视图】对话框的【应用】→【关闭】，创建的一般视图如图2-所示。 （5）单击主菜单栏【插入】→【绘图视图】→【旋转】，系统打开【绘图视图】对话框，系统提示选取旋转视图的父视图，单击步骤（5）建立的主视图，系统提示选取绘图中心点，单击主视图下方，系统打开【绘图视图】对话框和【剖截面创建】菜单管理器。 图2- （6）在“旋转视图属性”的“属性”栏中选择【创建新…】，在【剖截面创建】菜单管理器中单击【平面】→【单一】→【完成】。在绘图区下方文本框中输入截面名称“A”并回车。系统打开【设置平面】菜单管理器，单击【产生基准】→【偏距】，在主视图中单击左端面或RIGHT,在弹出的【偏距】下拉菜单中单击【输入值】，在下方的文本框中输入50，单击【完成】。 （7）单击【绘图视图】对话框的【应用】→【关闭】，完成旋转视图的创建，如图2-所示。 图2- （8）单击工具栏的打开显示及拭除按钮，系统打开【显示及拭除】对话框，按下【显示】按钮，在“类型”选项中按下驱动尺寸按钮，在“显示方式”栏里选择【特征】选项，并单击【显示全部】按钮，在弹出的【选取】对话框中单击【确定】按钮。在【显示及拭除】对话框里选择轴按钮，在图形区单击零件上的旋转特征，单击【确定】按钮，显示的尺寸和中心线如图2-所
机电与车辆工程学院《Pro/E三维机械设计》 专业： 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 日期：
小型风扇 第一章.零件设计 一.手柄设计 ①单击“文件”工具栏中的“新建文件”按钮，系统弹出“新建”对话框。 ②在“名称”文本框中输入“shoubing”，取消“使用缺省模板”复选框，然后单击“确定”按钮，选择“mmns_part_solid”，单击“确定”按钮，进入零件设计模块。 ③单击“拉伸”命令，系统弹出“拉伸特征”操控面板。单击“放置”→“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择草绘平面，绘制如图1—1所示。 图1—1 ④单击“草绘”工具栏中“对号”按钮，完成草绘截面的绘制。 ⑤在“拉伸特征”操控面板中输入拉伸深度为50，单击确定，完成拉伸特征的创建，如图1—2所示。 图1—2 ⑥单击“拉伸”命令，系统弹出“拉伸特征”操控面板。单击“放置”→“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择草绘平面，绘制如图1-3所示。
图1—3 ⑦单击“草绘”工具栏中“对号”按钮，完成草绘截面的绘制。 ⑧在“拉伸特征”操控面板中输入拉伸深度为15，单击确定，完成拉伸特征的创建，如图1—4所示。 图1—4 ⑨单击“拉伸”命令，系统弹出“拉伸特征”操控面板。单击“放置”→“定义”按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择草绘平面，绘制如图1—5所示。 图1—5
⑩单击“草绘”工具栏中“对号”按钮，完成草绘截面的绘制。 11 在“拉伸特征”操控面板中输入拉伸深度为15，单击确定，完成拉伸特征的创建，如图1—6所示。 图1—6 12 单击“孔”按钮，弹出“孔特征”操作面板，如图1-7所示设置参数。 图1-7 13 设在上拉伸面中心位置为孔特征中心，单击确定，如图1-8所示。 图1-8 14 单击“倒角”、“圆角”，完成其设置，生成如图1-9所示。 图1-9
螺旋桨的一体化设计 （1）打开Catia 用户界面，点击“开始”>“外形”>“创成式外形设计”，单击xy 平面再点击进入草图工作界面，如图5.1示。 图5.1草图直线 （2）在草图编辑窗口中点按钮，按照翼型数据将各点输入，如图5.2所示。 图5.2创建点 （3）点击“样条线”命令，将Z=0mm处CLARK Y翼型设计的螺旋桨截面的Y正坐标截面的各点连接起来，如图5.3所示。 图5.3样条线定义
移动翼型，将翼型的下翼边线的中点转移到坐标原点，点击草图界面的 命令，单击下翼边线，再单击下翼边线的中点，移动到坐标原点处，再移动上翼型边，结果如图5.4 图5.4移动后的翼型位置 （4）按退出草图编辑界面，单击命令，选择刚刚移动的翼型上下边线，单击确定，完成翼型的结合，接下来点击构成翼型的点，单击鼠标右键选择隐藏命令，结果如图5.5所示。 图5.5创建直线 （5）创建翼型各截面的引导线，选择与翼型厚度方向相垂直的平面，单击 进入引导线创建草图界面，单击命令，起点选在坐标原点（0.0）处，选好直线方向，确定引导线长度，此处长度740mm，退出草图编辑界面，结果如图5.6
图5.6 创建偏移平面 （6）平移出螺旋桨的各个翼型界面，单击平移命令，元素选择初始翼型方向选择引导线方向，距离写入92.5mm，勾选确定后重复对象，如图5.7所示，单击确定会弹出图5.8式对话框，实例写入7，得图5.9所示结果。 图5.7 投影定义 图5.8 对象复制命令框
图5.9 翼型阵列 依次方法创建参考点建立如图5.10所示。 图5.10 各翼型截面参考点建立 （7）翼型截面的角度设定，隐藏不用的平面，单击命令，元素选择翼型，轴线选择引导线，角度按计算值填入，点击隐藏/显示初始元素，如图5.11,接着单击确定，同样命令旋转建立引导线的那一平面，与翼型旋转角度一致， 但不按隐藏/显示初始元素命令条，点击旋转后的平面，再点击，建立下一 步的参考元素，草图编辑界面中单击，再单击翼型的边线，得到一条黄色直线，以此直线上面端点为起点画一条与其共线的直线，如图5.12，之后删掉 黄色投影线，单击退出草图编辑窗口。
练习题 1.试述Pro/E软件有哪些主要特性？ 2.Pro/E wildfire 3.0的用户界面由哪几部分组成？ 3.新建Pro/E文件时有哪几种文件类型？不同类型文件对应的扩展名有什么不同？ 4.在Pro/E系统中保存文件，可采用哪几种方法？各方法之间有何区别？ 5.试述Pro/E系统中拭除（Erase）和删除（Delete）命令的功能区别。 练习题 1．绘制如图2-93~2.71所示的截面。 图2-93 草绘练习1
图2-94 草绘练习2 图2-95 草绘练习3 图2-96 草绘练习4 图2-97 草绘练习5
图2-98 草绘练习6 图2-99 草绘练习7 图2-100 草绘练习8
图2-101 草绘练习9 图2-102 草绘练习10 练习题 1．何为草绘平面和参考平面？二者有何要求？ 2．在Pro/E系统中，建立3D拉伸或旋转实体特征的一般步骤有哪些？ 3．创建拉伸特征时，有哪几种深度定义形式？在应用上有何区别？ 4．混合特征包括哪三种类型，各有何特点？ 5．新建文件时如何设置模型的单位制？如果当前模型采用的是英寸单位制，如何将其改
为公制单位制，有哪两种形式？ 6．建立扫描特征时，其属性的定义与扫描轨迹线间有何关系？属性选项【Add Inn Fcs】和【No Inn Fcs】、【Merge Ends】和【Free Ends】各表示什么含义？ 7．利用拉伸、旋转、扫描和混合等方式，建立如图3-115～3.117所示的零件。 图3-115 建模练习1 图3-116 建模练习2
图3-117 建模练习3 8．利用平行混合方式，绘制三个截面（两两相距60）建立如图3-118所示的变形棱锥体。 图3-118 变形棱锥体 9．利用旋转和平行混合，建立如图3-119所示的奔驰车标记。
第35卷 第4期大连海事大学学报Vol.35 N o.4 2009年11月Journal of Dalian Maritime University N ov., 2009 文章编号:1006-7736(2009)04-0121-03 基于UG Grip的船用螺旋桨三维建模关键技术 程 东1,朱新河1,邓金文2 (1.大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026; 2.中国船级社广州分社,广州 510000) 摘要:为建立精确的船用螺旋桨三维模型,采用UG Grip二次开发技术探讨了船用螺旋桨三维建模的关键技术,实现了对桨叶叶尖、导(随)边缘过渡、防鸣音随边、根部过渡等关键部位的合理处理,建立了精确的三维螺旋桨模型. 关键词:船用螺旋桨;三维模型;UG G rip;防鸣音 中图分类号:U664.31 文献标志码:A Key technologies for3D modeling of marine propeller based on UG Grip CHENG Dong,ZHU Xin-he,DENG Jin-wen (1.Marine Eng ineering College,Dalian M aritime University, Dal ian116026,China;2.Guangzhou B ranch,China Classification Society,Guangzhou510000,China) A bstract:T o establish a precise3D model of marine propeller, the key technolo gies fo r3D modeling of marine propeller were studied by using UG G rip seco ndary development,and a precise 3D model with co rrect treatment of blade tip,fillets of leading edge and trailing edge,anti-singing edge and blade root fillets w as established. Key words:marine propeller;3D mo del;UG G rip;anti-sing ing 0 引 言 建立完善的船用螺旋桨三维模型是实现螺旋桨铸造过程模拟、铸造砂型制作、数控加工等工艺过程的关键和难点,也是实现螺旋桨强度分析、特性分析的基础.国内不少学者对螺旋桨的三维造型方法进行了研究[1-4],但所建模型均未涉及叶尖、导(随)边缘过渡、防鸣音处理、根部过渡等关键技术.目前常用的三维模型设计软件主要有Pro E、UG NX、MDT 等.其中,UG NX(UG)是当今世界上先进的、紧密集成的、面向制造业的三维CAD CAM CAE高端软件之一,被众多制造商广泛应用于工业设计、工程仿真和数字化制造等领域.尤其是UG Grip的二次开发功能为用户提供了方便和功能扩展的空间.因此,本文拟采用UG Grip的二次开发技术自动实现螺旋桨的三维建模,并对桨叶的边缘和根部等关键部位进行合理处理,以建立精确的船用螺旋桨三维模型. 1 船用螺旋桨三维建模的关键技术 1.1 螺旋桨三维造型方法 螺旋桨三维建模时,通常先建立桨叶的模型,再进行桨毂的造型,然后进行两者之间的过渡连接.桨叶的形状由轮廓参数和型值参数决定.桨叶轮廓参数主要包括截面半径、螺距、后倾值(角)等 . 图1 桨叶截面参数 图1为桨叶截面型值参数示意图.图中C为叶截面型宽,CLE为导边到基线的距离(辐射参考系的距离),SS为吸力面型值点到螺距线的距离,PS 为压力面型值点到螺距线距离.造型时先构造出压力面和吸力面曲线,再对导边和随边进行过渡圆角处理.其中RLE、R TE为导边和随边的过渡圆角半径,Y TE、Y LE为过渡圆圆心到螺距线的距离. 建立三维模型时,需将二维型值点转换为三维空间坐标点,再在立体空间中构造出桨叶的各个截面轮廓,然后利用BSURF命令构造出整个桨叶的外表面.三维空间坐标转换公式如下[5]: x=r cos( (l-h tan)cos r ) 收稿日期:2009-08-25. 作者简介:程 东(1972-),男,安徽宿州人,博士,副教授,E-mail:chddmu@https://www.doczj.com/doc/c08380598.html,.