单级单吸离心泵蜗壳PROE三维造型

基于Solidworks软件的IH离心泵零部件造型及运动仿真摘要IH系列化工离心泵吸收了国外优秀离心泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。

它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体.本文使用SolidWorks软件对离心泵进行了三维结构设计，使用AutoCAD软件对离心泵进行了二维图纸设计，重点对泵体和泵盖，叶轮，悬架，轴进行了设计。

最后利用SolidWorks软件进行了运动仿真。

关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、SolidWorks、AutoCAD。

AbstractIH series chemical centrifugal pump abroad outstanding merits of the centrifugal pump series with a number of hydraulic design and technology of the invention patent, and a patent application of a new and high-tech research and development technology products. It is widely used in air conditioning, refrigeration, ice storage, the water plant, fire protection, environmental protection, urban and rural water supply and drainage senior in areas such as transport 85 degrees Celsius below normal water or similar physical and chemical properties of liquid water. In this paper, the three - dimensional structure design of the centrifugal pump is designed with SolidWorks software, and the two - dimensional drawing of the pump is designed with AutoCAD software. Finally, the motion simulation was carried out with SolidWorks software.Key words: single stage single suction, impeller, mechanical seal, SolidWorks, AutoCAD目录第一章概述 (4)1.1IH系列化工离心泵的概述 (4)1.2国内外研究现状 (5)1.3本课题的主要任务 (5)第二章装配体结构分析 (7)2.1IH系列化工离心泵的主要零部件组成 (7)2.2IH系列化工离心泵的工作原理 (7)第三章装配图分析 (8)3.1尺寸分析 (8)3.2标题栏分析 (9)3.3零件序号和明细栏分析 (9)第四章 IH系列化工离心泵的三维建模及二维设计 (10)4.1泵壳（即泵体和泵盖）的设计 (10)4.2叶轮的设计 (13)4.3悬架的设计 (15)4.4泵轴的设计 (16)4.5机械密封的设计 (18)第五章产品装配和运动仿真 (19)5.1 产品装配 (19)5.2 运动仿真 (19)第六章设计总结 (20)参考文献................................................ 错误！未定义书签。

技术平台离心泵三维实体的造型设计——基于UG技术分析刘晓洁，陈自兵（湖北工业职业技术学院汽车工程系，湖北 十堰 442000）摘 要：离心泵在现代工业中有着广泛的应用，其应用技术已经十分成熟，但是在对其的设计上还存在许多问题有待解决。

基于此，本文在UG基础上对离心泵三维实体造型设计进行了重点分析，希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。

关键词：离心泵；GU技术；造型设计离心泵具有流量均匀、性能广泛、运转可靠等优点，因此在现代农业和工业中都得到了广泛应用。

因此，近几年，人们加强了对离心泵设计的研究，主要体现在造型设计上。

1 UG简介UG研发起源于1969年，是基于C语言实现的，其可以为用户的产品设计和加工提供合理的数字化造型和验证手段，针对用户在对虚拟产品设计上和工艺上所提出的要求，制定相应的解决方案。

UG具有强大的功能，对其进行应用可以轻松实现对复杂实体造型的构建，目前在三维模具设计中得到广泛的应用，并且从实际应用结果来看，也取得了不错的成绩。

在设计三维模具过程中利用UG，可以通过过程中对产品进行革新，从而使专业人员推动革新，为企业创造出更大的利润。

2 叶轮流体域几何造型设计2.1 叶轮回转体绘制叶轮轴流面的平面图，将该草图作为横截面，通过指定的命令使平面旋转180°，从而完成对叶轮前、后盖板面回转体的构建，如图1所示。

图1 叶轮前、后盖板面回转体2.2 页面轴面接线图的创建在设计过程中，利用UG软件读取型值点数据，可以通过以下两种方法完成：①数据点的输入通过宏命令完成，对型值点数据编辑在电子表格内完成，并且在具体方式上应当采取批量方式开展。

②在草图平面通过插入点的方式进行，在“点”命令的基础下，选取柱面副，然后将点角度和半径数据输入。

对以上两种方法进行对比，不难发现第二种方法在流程上要比第一种方法更加简便，但是在具体操作上则会更加繁琐，每插入一个点，都需要选取相应的命令设置，并且设计过程中，如果型值点过多，坐标点容易出现错误。

毕业设计（论文）题目单级单吸离心泵设计_________________________________ 学生联系电话指导教师评阅人_________________________________教学站点_________________________________专业完成日期_________________________________毕业设计（论文）任务书专科毕业设计（论文）审查意见表毕业设计（论文）评阅意见表单级单吸离心泵设计摘要：IS型单级单吸离心泵吸收了KT、NB、ES、DL、XA及国外优秀离心泵系列产品的优点，采用了多项水力设计及工艺方法的发明专利和实用新型专利而研制开发的高新技术系列产品。

它广泛用于空调、制冷、冰蓄冷、自来水厂、消防、环保、高层供水和城乡排水等领域，一般输送85摄氏度以下清水或物理化学性质类似清水的液体。

通过变换泵的结构及材质可输送高温及腐蚀性介质，可用与化工、冶金等行业。

本系列产品产品具有高效率、高性能、高耐压、高可靠性和安装维修方便等特点，其结构参数符合国际标准产品相互替代，，诸项技术经济指标达到国外同类产品先进水平，属于国际接轨的换代产品。

注：单级单吸离心泵为一个叶轮一个进水口的离心泵。

关键词：单级单吸、叶轮、机械密封、安装、故障分析。

目录1 引言-----------------------------------------------------------082 型号意义示例及名词解释-----------------------------------------08型号意义示例-------------------------------------------------08名词解释-----------------------------------------------------083 IS型单级单吸离心泵的主要性能参数 ------------------------------08 流量---------------------------------------------------------08扬程---------------------------------------------------------09转速---------------------------------------------------------09汽蚀余量-----------------------------------------------------09功率和效率---------------------------------------------------094 IS型单级单吸离心泵的特性曲线-----------------------------------105 IS型单级单吸离心泵工作原理-------------------------------------116 IS型单级单吸离心泵的主要部件-----------------------------------137 IS型单级单吸离心泵的水泵检验标准-------------------------------178 IS型单级单吸离心泵容易发生的故障-------------------------------269 IS型单级单吸离心泵间性能的改变和换算---------------------------2910 结束语----------------------------------------------------------31致谢--------------------------------------------------------------31参考文献毕业------------------------------------------------------32设计小结----------------------------------------------------------331 引言利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。

摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。

采用二维造型得到计算区域，通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，得到较好的离心泵叶轮。

本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究，并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。

建立了一个叶轮轴面投影图，为叶轮的绘型做准备。

选择一种适合的绘型方法，完成离心泵叶轮的绘型。

最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。

为了方便流场数值的模拟分析，使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格，运用fluent软件做出边界条件并计算，再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。

而后采用基于标准k一e湍流模型来求解，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。

利用湍流模拟结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。

由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。

本文结合实例和经验，通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析，说明所设计的叶轮是成功的。

关键词：离心泵叶轮；PRO/E；三维建模；数值模拟；计算流体动力学（CFD）Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景：泵广泛应用于国民经济的各个部门，它的技术性能对各相关行业影响巨大，长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线，其不仅研制开发费用高，而且周期很长。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称基于Pro/E的离心泵涡道三维建模学院机械工程学院专业班级机118班姓名刘良涛学号 119054487毕业设计(论文)的主要内容及要求：1.中英文献检索与综述，涉及离心泵及蜗壳的相关文献；2.参照离心泵蜗壳等的涉及方案计算蜗壳梯形断面的相关数据，并绘制出蜗壳的平面图；3.利用Pro/E软件绘制得到蜗壳的三维模型；4.为了便于设计，本次设计的离心泵为低比转速类型；5.说明书30-40页、不少于15000字、5000字的英文文献翻译、300字中英文摘要。

设计图纸折合A0图纸3张（含一张手绘A0）。

指导教师签字：填写说明："任务书"封面请用鼠标点中各栏目横线后将信息填入，字体设定为楷体－GB2312、四号字；在填写毕业设计（论文）内容时字体设定为楷体－GB2312、小四号字。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要分析了目前离心泵蜗壳在三维模型设计中存在的问题,采用Pro/E 零件模块和曲面造型模块的三维造型功能和实体转换特征,采用了离心泵蜗壳实体模型构造和研究的方法,为离心蜗壳的三维模型设计与生成准确的工程图之间提供了一种新思路。

通过对离心泵蜗壳流道八个过水断面几何形状分析，建立了各过水断面几何尺寸的数学模型,采用计算机辅助设计，从而设计出优秀的泵蜗壳水力模型,提高了泵的效率指标，为泵蜗壳八个过水断面的设计提供了理论依据。

然后利用Pro/E的草绘截面和边界混合生成蜗壳的三维形状。

生成的Pro/E 参数化图形直观、简洁、形象，便于修改设计和对产品进行系列化设计。

为采用有限元分析方法和流体动力学分析方法进一步研究离心泵蜗壳提供了实体模型.关键词：离心泵蜗壳；边界混合；三维建模； Pro/E┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractThe main problems in three-dimensional modeling design for spiral casing of centrifugal pump were analyzed ,and the design and study method for spiral casing modeling were discussed.Adopting parts module ,curve structure module and transform design deriving engineering drawings were solved.Through the volute of a centrifugal pump flow analysis of eight cross section geometry, establishing the mathematical model of the cross section geometry, computer-aided design and design excellent hydraulic model pump volute, improves the efficiency of pump indicator for pump volute eight cross section provides a theoretical basis for the design. Then use Pro/E volute of the sketched section and boundary blend to generate three dimensional shapes.The parameterized drawings derived by Pro/E are easily to be modified for series designs,which offfers a new feasible modeling design.Method for spiral casing .An entity model for futher study with finite-element and hydro-dynamic methods is avaiable.Key words: centrifugal pump volute; joint border; three-dimensional modeling ; Pro/E┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录1绪论 ----------------------------------------------------------------- 11.1研究背景-------------------------------------------------------- 11.2研究目的-------------------------------------------------------- 11.3研究意义-------------------------------------------------------- 11.4国内外研究现状-------------------------------------------------- 11.5研究内容-------------------------------------------------------- 22 离心泵概述----------------------------------------------------------- 32.1离心泵的工作原理------------------------------------------------ 32.2 离心泵的主要部件 ----------------------------------------------- 32.2.1 吸水室---------------------------------------------------- 42.2.2 叶轮------------------------------------------------------ 42.2.3 压水室---------------------------------------------------- 42.2.4结构部件 -------------------------------------------------- 42.3离心泵的应用---------------------------------------------------- 52.3.1给水排水及农业工程 ---------------------------------------- 52.3.2工业工程 -------------------------------------------------- 52.3.3航空航天和航海工程 ---------------------------------------- 62.3.4 能源工程-------------------------------------------------- 62.3.5车辆系统用离心泵 ------------------------------------------ 73 离心泵设计参数------------------------------------------------------- 83.1流量q ---------------------------------------------------------- 83.2扬程H ---------------------------------------------------------- 83.3转速n ---------------------------------------------------------- 84 压水室的水力设计----------------------------------------------------- 94.1压水室的作用---------------------------------------------------- 94.2螺旋形压水室---------------------------------------------------- 94.2.1压水室的工作原理 ----------------------------------------- 104.2.2涡室的主要结构参数及设计（速度系数法） ------------------- 11 5螺旋形涡室的绘图步骤 ------------------------------------------------ 17 6 离心泵蜗壳水力设计-------------------------------------------------- 206.1 设计实例1 ----------------------------------------------------- 206.1.1比转数的计算 --------------------------------------------- 206.1.2叶轮出口宽度 --------------------------------------------- 206.1.3叶轮外径 ------------------------------------------------- 206.1.4基圆D3--------------------------------------------------- 206.1.5涡室入口宽度3b ------------------------------------------- 20┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊6.1.6涡室隔舌安放角θ ----------------------------------------- 206.1.7涡室断面面积的确定 --------------------------------------- 206.1.8涡室扩散管的设计 ----------------------------------------- 216.1.9八个断面的相关数据 --------------------------------------- 226.1.10基于Pro/E的离心泵蜗壳三维建模过程 ---------------------- 236.2设计实例2 ----------------------------------------------------- 286.2.1比转数的计算 --------------------------------------------- 286.2.2叶轮出口宽度 --------------------------------------------- 286.2.3叶轮外径 ------------------------------------------------- 296.2.4基圆D3--------------------------------------------------- 296.2.5涡室入口宽度3b ------------------------------------------- 296.2.6涡室隔舌安放角θ ----------------------------------------- 296.2.7涡室断面面积的确定 --------------------------------------- 296.2.8涡室扩散管的设计 ----------------------------------------- 306.2.9八个断面的相关数据 --------------------------------------- 306.2.10基于Pro/E的离心泵蜗壳三维建模过程 ---------------------- 32 7总结与展望 ---------------------------------------------------------- 34 致谢---------------------------------------------------------------- 36 参考文献-------------------------------------------------------------- 37┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1 绪论1.1研究背景离心泵是一种用量最大的水泵，在给水排水及农业工程、固体颗粒液体输送工程、石油及化学工业、航空航天和航海工程、能源工程和车辆工程等国民经济各个部门都有广泛的应用。

第50卷第5期农业工程与装备2023年10月V ol.50No.5 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Oct. 2023韩业翔1，杨文敏1*，陈冰2，冯少生2(1.湖南农业大学机电工程学院，湖南长沙410128；2.湖南天一奥星泵业有限公司，湖南平江410400)摘要：为提高离心泵叶轮扭曲叶片的曲面质量，改善离心泵的水力性能，以TSY150-200型单级双吸离心泵的叶轮为例，采用保角变换法的逆向思维，利用SolidWorks的3D草图功能，直接绘制叶片的空间流线和空间截线，利用曲线和曲面质量检测、调整工具，检查其曲率、拐点等参数，并通过控标进行调整，以保证曲线和曲面的质量。

最后使用ANSYS CFX对离心泵的全流域进行CFD分析，内部流动状态表明使用该造型方法得到的叶轮叶片具有良好的曲面质量。

关键词：离心泵叶轮；扭曲叶片；保角变换法；数值模拟中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：2096–8736(2023)05–0014–04Establishment and hydraulic analysis of a three-dimensional hydraulic model for the impeller of a single stage double suction centrifugal pump HAN Yexiang1，YANG Wenmin1*，CHEN Bing2，FENG Shaosheng2(1.College of Mechcmical and Electrical Engineering, Hunan Agriculture University, Changsha,Hunan 410128, China;Hunan Tianyi Aoxing Pump Industry Co., Ltd, Pingjiang, Hunan 410400, China) Abstract: In order to improve the surface quality of the twisted blades of a centrifugal pump and enhance its hydraulic performance, the impeller of the TSY150-200 single-stage double-suction centrifugal pump was studied. This paper uses the reverse thinking of conformal transformation method and the 3D sketch function of SolidWorks to draw the spatial streamline and spatial transect of the blade. The curvature, inflection point and other parameters of curves and surfaces are checked by means of quality detection and adjustment tools to ensure the quality of curves and surfaces. Finally, the entire flow field of the centrifugal pump is analyzed using ANSYS CFX for CFD analysis, and the internal flow state indicates that the impeller blades obtained through this shaping method have excellent surface quality.Keywords: centrifugal pump impeller; twisted blades; conformal transformation method; numerical simulation叶轮是离心泵进行能量转换的核心部件， 叶片曲面的光顺程度与叶轮的过水能力息息相关，进而直接影响着离心泵的水力性能[1]。

基于Pro/E的离心压缩机叶轮三维造型摘要：介绍了创建三维实体的思路，并以一个离心压缩机叶轮的三维造型为例，阐述了由计算数据到创建几何实体模型的过程，运用Matlab对曲线、曲面的处理，生成的数据与Pro/E接口来创建实体的方法。

关键词：离心式压缩机；叶轮；三维造型0 引言三元叶轮是离心压缩机中完成能量转换的核心部件。

对于闭式叶轮而言，叶轮由轮盖，叶片轮盘组成，其中最为复杂的是叶片的造型，因为叶片是空间内的扭曲曲面体。

然而叶轮的三维实体造型是实现数字化设计与制造的关键。

只有在准确的三维实体模型基础上才能划分出优质的网格，并进行计算流体动力学分析（CFD）和性能预测、刚度计算分析（CAE）和数控加工（CAM）等。

目前市场上使用的CAD/CAM/CAE商业软件主要有UG、Pro/ENGINEER、CA TIA等，其中Pro/E使用最为广泛，并且功能强大且接口友好，本文使用Pro/E进行三维实体建立，并将在Matlab里生成的叶片坐标数据保存为.lib文件，与Pro/E进行接口，从而生成空间扭曲叶片。

探索一种实现自动建摸的途径。

1 三维实体造型的方法三维建模是计算机图形学中的一种非常复杂的技术。

目前，造型和建模的方法有5种[1]，即线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型和分维造型。

实体建模的方法包括边界描述、创建实体几何形状、截面扫描及旋转等。

1.1 边界描述与表面建模方法非常相似，即先将目标实体的二维造型草绘出来。

边界描述与表面建模方法的区别，在于对应于每一个小片或其他形状表面的数据，是否包含有关于实体内部和外部的信息。

1.2 创建实体几何形状通过常用的布尔运算，即并、减和交运算来结合或组合适当的基本实体得到目标实体的几何形状。

1.3 截面扫描应用一个平面(截面)沿一条线(轴)移动(扫描)来建立三维实体。

1.4 旋转绕着一条轴线旋转一个平面图形或旋转一条曲线就可以得到一个三维实体(旋转体)。

2 三维实体造型的思路2.1 曲面的空间造型现有的三元叶片曲面大致可分为直纹面和自由曲面两种，而这两种曲面在造型过程中是通过中性面来构造的[2]。

离心泵蜗壳三维建模方法
离心泵蜗壳建模方法1、根据水力模型图，画出蜗壳流线、截面图及辅助线。

要点：（1）画截面图时，注意合理利用基圆（即D330），保证编号1-8内、外（蜗壳壁厚12.5，按内截面图向外偏置12.5mm）截面出口边刚好位于基圆。

（2）辅助线共4条，基圆分别左右各偏置10mm，22.5mm（10mm+12.5mm）。

2、用“通过曲线网格”命令建蜗壳颈部模型。

3、用“通过曲线网格”命令建蜗壳本体模型。

4、利用“桥接曲线”命令，作2条辅助线；连接点1、点2作辅助线3。

5、用“N边曲面”命令建曲面1。

6、利用辅助线3及曲面1新建“基准平面”，在基准平面画草图；用“修剪片体命令”修剪曲面1；修剪完成后，用“镜像”命令建曲面2。

7、用“通过曲线网格”命令，建蜗壳过渡段、隔舍部分；此时蜗壳内流道即全部完成。

8、重复步骤4~7，完成蜗壳外表面建模。

9、用“缝合”命令，将内外流道缝合成实体。