叶轮轴面投影图的绘制

机械制图轴测投影图1. 介绍机械制图是一种通过图纸来表达和传递设计意图的工程技术方法。

而轴测投影图是机械制图中最常用的图纸之一。

本文将介绍轴测投影图的定义、类型和绘制方法。

2. 定义轴测投影图是一种以三维物体为基础，将其展示在二维平面上的投影方法。

它能够以一种直观的方式表达出物体的形状和位置。

通常，在制图中使用三种不同的轴测投影图：等角轴测图、斜投影图和正交投影图。

3. 等角轴测图等角轴测图是最常见和最简单的轴测投影图之一。

在等角轴测图中，物体被绘制成等边等角的形式。

具体来说，等角轴测图中的三个坐标轴（X轴、Y轴和Z轴）之间的夹角都为120度。

这使得物体在图纸上的投影与实际物体的大小和形状具有相同的比例关系。

3.1 等角轴测图的绘制方法在制作等角轴测图时，首先需要确定一个适当的比例。

通常，一个合适的比例是1:1，也就是说，图纸上的尺寸与实际物体的尺寸相同。

然后，通过在平面上绘制三个等边三角形来表示物体的三个面。

每个等边三角形代表一个平面，它们的相对位置和尺寸与实际物体一致。

3.2 等角轴测图的应用等角轴测图广泛应用于机械设计、建筑设计和工程制图中。

它可以帮助设计师更好地了解物体的尺寸和形状，以便进行进一步的设计和分析。

此外，等角轴测图也是与客户和制造商进行沟通的重要工具，使得他们能够准确地理解设计师的意图。

4. 斜投影图斜投影图是另一种常见的轴测投影图。

与等角轴测图不同，斜投影图在绘制时不保持物体的比例关系。

它以简化的方式展示物体的外观和形状。

4.1 斜投影图的绘制方法绘制斜投影图的方法与绘制等角轴测图类似，也需要先确定适当的比例。

然后，通过在平面上绘制与物体相对应的平行线和对应的正交投影来表示物体的外观和形状。

斜投影图在建筑设计和机械设计中得到广泛应用。

它可以更好地展示物体的外观和形状，使设计师和制造商能够更好地理解和分析设计意图。

5. 正交投影图正交投影图是一种只在一个平面上显示物体的图像的轴测投影图。

第三章 离心泵和混流泵叶轮的水力设计泵是一种应用广泛的通用机械，著名的数学家欧拉在一些假设条件下，推出了叶片泵的Euler 方程，该方程建立了泵的理论扬程与叶轮进出口运动速度间的定量关系。

近300年来，以致使叶片泵设计的理论基础。

所以，Euler 方程也被称为叶片泵的基本方程。

在叶片泵内流体在叶轮中的流动都是三维空间的流动，为了简化计算，早期的研究把流体在叶轮内的流动看作是流体微团沿着叶轮流道中心线的运动。

根据这一假设，建立了叶片泵一维流动理论，也称微元流束理论。

根据这一设计理论建立的设计方法称为一元设计方法。

后来人们在轴对称流动理论的基础上提出了叶片式机械的二元流动理论。

二元流动理论认为，叶轮内的流动是轴对称的，叶轮内的轴面速度沿过水断面是不均匀的，即轴面液流速为二元流动。

二元流动较一元更为科学，更接近真实的流动状况，但二元理论在实际上应用并不多，仅适合于高比速混流泵的设计。

第一节 泵的主要设计参数和结构方案的确定 一、设计参数和要求流量、扬程、转速（或由设计者确定）、装置汽蚀余量（或给出装置的使用条件）、效率（要求保证的效率）、介质的性质（温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等）、对特性曲线的要求（平坦、陡降、是否允许有驼峰等）。

二、确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径 1． 进口直径选取原则：经济流速；汽蚀要求。

泵的进口流速一般取3m/s 左右。

ss v Q4D π=2．泵出口直径s d D )7.0~1(D =三、泵转速的确定确定泵转速应考虑下面几个因素： （1）泵转速越高，泵的体积越小；（2）确定转速应考虑原动机的种类和传动装置；（3）提高转速受汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式：4/3rNPSH Qn 62.5C =四、计算比转数n s ，确定水力方案4/3s H Qn 65.3n =在确定比转数时应考虑下列因素：（1） n s =120~210的区间，泵的效率最高，n s 〈60的效率显著下降； （2） 可以采用单吸或双吸的结构形式来改变比转数的大小； （3） 可以采用单级或多级的结构形式来改变比转数的大小； （4） 泵特性曲线的形状与比转数的大小有关。

【计算过程框图】最终通过编程计算，得到D2= 325 mm四、叶轮的叶片绘型4.1. 叶轮轴面投影图的绘制1.1. 作轴面投影图图4.1 叶轮轴面投影图4.1.2 检查轴面流道过水断面的变化图10－1的作法．作出断面形成线，如图4.2。

中心的轴面液流过水断面的面积f i，公式为：计算可从进口断面开始，按断面编号列表进行。

如表4.1图4.2 过水断面积变化检查i L(mm) r c(mm) b (mm) F (mm2)1 0 79.000 48.000 238142 19.023 80.646 47.372 239923 30.575 82.154 46.603 240434 49.22 89.225 43.012 241015 50.752 96.316 40.231 243346 86.674 132.113 30.245 250937 108.967 151.764 25.33 241418 124.236 165 20 20724表4.1 过水断面面积变化检查数据轴面必须与轴面流线垂直，液体从叶轮四周流出，所以轴面液流的过水断面是以过水断面形成线为母线绕轴线旋转以后所形成的抛物面，如图4.3图4.3断面面积沿流道中线变化曲线4.3 叶片进口安放角的选择与计算4.3.1正冲角取叶片进口角大于液流角，即β′1> β1，从而在叶轮进口形成正冲角Δβ，以减少进口损失，改善空化性能，改善大流量下的工作条件。

取Δβ = 3°。

4．3.2 计算过程叶片进口处的圆周速度：u1=πD1n60= 3.14×0.12×145060=9.106式中D1---叶片进口直径，m序号i 0 1 2 3 4R i0 65表4.2进口边分点半径出口边与轴线平行，因此只需将出口边四等分即得各分点。

有了进出口点，按照流道面积相等的原则可初步大致画出各条轴面流线。

然后沿流道取7 组过水断面，不断的修改各轴面流线，直至同一过水断面上各小过水断面所包含的面积相等（相对误差在3%以内）。

绘制叶轮轴⾯投影图轴⾯投影图由于叶轮是绕定轴旋转的，故⽤圆柱坐标系描述叶轮及叶⽚的形状⽐较⽅便。

为了与圆柱坐标系相适应，⼯程上⽤“轴⾯投影图”和“平⾯投影图”来确定叶⽚的形状。

平⾯投影图的作法与⼀般机械图的作法相同，是将叶⽚投影到与转轴垂直的平⾯上⽽得。

所谓轴⾯（也称⼦午⾯），是指通过叶轮轴线的平⾯。

轴⾯投影图的作法：将每⼀点绕轴线旋转到同⼀轴⾯⽽成。

轴⾯投影图叶轮各部的尺⼨确定之后，可画出叶轮轴⾯投影图。

画图时，最好选择⽐转数相近，性能良好的叶轮图作为参考，考虑设计泵的具体情况加以改进。

轴⾯投影图的形状，⼗分关键，应经过反复修改、⼒求光滑通畅。

同时应考虑到：(1)出⼝前后盖板保持⼀段平⾏或对称变化；(2)流道弯曲不应过急，在轴向结构允许的条件下，以采⽤较⼤的曲率半径为宜。

本例的轴⾯投影图如下：轴⾯液流过⽔断⾯⾯积变化检查画好轴⾯投影图之后，应检查流道各处的过⽔断⾯变化情况。

通常均匀地在流道上取5～10个过⽔断⾯，便可作出过⽔断⾯⾯积沿流道中线的变化曲线。

以下就是计算过⽔断⾯⾯积变化的动画演⽰：按照动画所⽰的⽅法依次计算各个过⽔断⾯⾯积，然后拟合出其沿流道中线变化的曲线，本例的过⽔断⾯⾯积变化曲线如下：要求该曲线有平滑的变化规律，否则必须修改轴⾯投影图，直到符合为⽌。

分流线流线知识所谓分流线就是将过⽔断⾯分成⼏个相等的⼩过⽔断⾯。

对于低⽐转数和中⽐转数叶轮，⼀般只要作三条流线，即中间流线和前后盖板处的流线；对于⾼⽐转数叶轮则可作五条流线，即除两盖板处两条以外，再作三条流线。

⾸先我们要先分清中间流线和流道中线的区别，两者是不同的。

流道中线为内切圆圆⼼的连线，是流道的⼏何中线；⽽任意三条相邻流线所组成的两流道中的流量相等，由于整个流道各处的流速是不均匀的，所以中间流线和流道中线是不重合的。

如右图所⽰，蓝⾊实线为中间流线，绿⾊虚线为流道中线。

中间流线的具体绘制⽅法是：在轴⾯液流过流断⾯形成线上取⼀点，⽽后计算此点两边的⾯积，⾯积相等则此点即中间流线上的—点；如⾯积不相等，则将此点向⾯积⼤的⼀⾯移动，再检查两边⾯积是否相等，进⾏修改，直到两⾯积相等为⽌，即得到流线所经过的点。

扭曲叶片轴面投影图和木模图木模截线（工作面和背面）径向坐标使用偏移坐标系基准点命令，分别将每条等角度坐标点点或者木模截线坐标点输入，推荐使用圆柱坐标。

绘。

说明：对于叶片与前后盖板的交线，可以使用投影命令，投影到前后盖板面圆周面上。

使用面合并命令，将叶片六个面两两合并，最终成为一个封闭的曲面。

具体操作界面见下图所示。

对每个面进行阵列，同样的方法分别对叶片实体化。

草绘前后盖板。

并旋转生成实体。

叶轮造型结束了，下面是叶轮实体图。

轴流叶片造型软件平台：PRO-E3.0轴流泵叶轮主要由圆柱面上的型线组成，在水力图上，每条型线都有若干各点的圆柱坐标组成。

详细请看《现代泵技术手册》P336.使用偏移坐标系基准点命令，把每条型线的坐标输入。

下图为输入型线数据点的界面，您可以对点文件进行检查和编辑，也可直接导入点文件。

用插入基准曲线命令，将每条型线，连接起来。

使用曲面混合命令，将叶片工作面、背面等4个面生成曲面。

具体操作界面见下图所示。

下图为叶片面组，运行面合并命令，对面进行两两合并，然后进行实体化。

其他的叶片通过阵列，方可得到。

涡壳造型软件平台：PRO-E3.0涡壳水力图如下图所示。

详细请看《现代泵技术手册》P245.涡壳水力图对涡壳八断面建立基准平面，分别根据断面尺寸草绘，入下图所示。

建立涡壳出口轮廓线，并建立第九、十断面基准面。

根据水力图上的第九、第十断面的坐标点，在第九、第十断面的基准面上，草绘断面形状。

用扫描混合命令，基圆为轨迹线，八断面为剖面，进行扫描混合。

对隔舍处进行处理，这里处理的方法很多，这里介绍的是“修补法”。

当然也有其他方法，隔舍处理是涡壳造型的难点。

涡壳造型结束了，下面是流动域水体图和涡壳实体图。

涡壳内流动域（CFD计算模型）涡壳径向导叶造型软件平台：PRO-E3.0；径向导叶水力图如下图所示。

详细请看《现代泵技术手册》P255.导叶水力图导叶水力图正导叶和反导叶可以根据水力图尺寸，在草绘平面中画出截面形状然后拉伸得到，造型简单，这里不介绍了。