本發(fā)明涉及一種沖擊式轉(zhuǎn)輪設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

對于同一型號的水輪機轉(zhuǎn)輪葉片三維幾何設(shè)計，混流式、貫流式和軸流式的真機轉(zhuǎn)輪葉片都可以根據(jù)模型轉(zhuǎn)輪以一定的比例系數(shù)k進(jìn)行縮放得到，但是該方法對于沖擊式轉(zhuǎn)輪水斗則不行，原因在于沖擊式轉(zhuǎn)輪水斗的設(shè)計同時要受到轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁、基圓d₀和水斗名義寬度B₂等四者參數(shù)的約束，并且要求水斗工作面根部必須能與相鄰水斗背面根部無縫連接，導(dǎo)致沖擊式轉(zhuǎn)輪水斗三維幾何設(shè)計工作復(fù)雜、工作量大、效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種沖擊式轉(zhuǎn)輪模型三維設(shè)計方法。

為了實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種沖擊式轉(zhuǎn)輪模型三維設(shè)計方法，其特征在于：所述方法包括下列步驟：

建立數(shù)據(jù)庫，篩選參考轉(zhuǎn)輪；

將已有的沖擊式轉(zhuǎn)輪編寫入數(shù)據(jù)庫，按水斗名義內(nèi)寬B₂、轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁、對每個轉(zhuǎn)輪進(jìn)行整理，并由轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁通過下列公式計算出每個轉(zhuǎn)輪單個水斗弧長l₁。

式中：l₁為單個水斗弧長；

D₁為轉(zhuǎn)輪直徑；

Z₁為水斗數(shù)。

在進(jìn)行新轉(zhuǎn)輪設(shè)計時，數(shù)據(jù)庫中輸入該轉(zhuǎn)輪的水斗名義內(nèi)寬B₂、轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁，然后把數(shù)據(jù)庫中所有的轉(zhuǎn)輪水斗名義內(nèi)寬B₂換算成與新轉(zhuǎn)輪水斗名義內(nèi)寬B₂相同數(shù)值，最后將新轉(zhuǎn)輪的單個水斗弧長l與數(shù)據(jù)庫中每個轉(zhuǎn)輪的單個水斗弧長l₁值進(jìn)行一一比較，其值相等或相近的轉(zhuǎn)輪即可作為新轉(zhuǎn)輪的參考轉(zhuǎn)輪；

在三維幾何建模軟件中對參考轉(zhuǎn)輪進(jìn)行處理，得到新轉(zhuǎn)輪；

在三維建模軟件中，將參考轉(zhuǎn)輪通過比例縮放、位置移動、角度旋轉(zhuǎn)得到新轉(zhuǎn)輪的初步造型，將轉(zhuǎn)輪水斗工作面與背面根部曲面進(jìn)行參數(shù)樣條曲面離散，其離散形式為：

k_ij是(u，v)的控制點，控制網(wǎng)絡(luò)由兩組多邊形k_i0、k_i1...k_im和k_0j、k_1j...k_nj組成；L_i，n(u)和L_j，m(v)是B樣條基，分別由節(jié)點矢量U和V按deBoor-Cox遞推公式?jīng)Q定。

對控制點進(jìn)行光滑處理，經(jīng)過若干次反復(fù)光滑處理后即可得到新轉(zhuǎn)輪水斗根部，最終得到新轉(zhuǎn)輪。

本發(fā)明利用已有的各種不同尺寸的轉(zhuǎn)輪，建立數(shù)據(jù)庫，以一定技術(shù)手段從數(shù)據(jù)庫中篩選，選取出理想的轉(zhuǎn)輪，然后進(jìn)行一定比例縮放，再對水斗根部進(jìn)行適當(dāng)處理，最終得到想要的轉(zhuǎn)輪。該方法設(shè)計思路清晰，設(shè)計原理簡明，使設(shè)計工作量大大減少，工作效率數(shù)倍提高。

說明書附圖

圖1為數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)示意圖；

圖2為新轉(zhuǎn)輪的初步造型；

圖3為轉(zhuǎn)輪水斗工作面與背面間的根部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為經(jīng)過處理的轉(zhuǎn)輪根部示意圖一；

圖5為經(jīng)過處理的轉(zhuǎn)輪根部示意圖二；

圖6為最終得到的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1至圖6所示，1)建立數(shù)據(jù)庫，并刷選出參考轉(zhuǎn)輪

對公司該型號已有的沖擊式轉(zhuǎn)輪編寫入數(shù)據(jù)庫，按水斗名義內(nèi)寬B₂、轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁、對每個轉(zhuǎn)輪進(jìn)行整理，并由轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁通過下列公式計算出每個轉(zhuǎn)輪單個水斗弧長l₁。

式中：l₁為單個水斗弧長；

D₁為轉(zhuǎn)輪直徑；

Z₁為水斗數(shù)。

在進(jìn)行新轉(zhuǎn)輪設(shè)計時，數(shù)據(jù)庫中輸入該轉(zhuǎn)輪的水斗名義內(nèi)寬B₂、轉(zhuǎn)輪直徑D₁、水斗數(shù)Z₁，然后把數(shù)據(jù)庫中所有的轉(zhuǎn)輪水斗名義內(nèi)寬B₂換算成與新轉(zhuǎn)輪水斗名義內(nèi)寬B₂相同數(shù)值，最后將新轉(zhuǎn)輪的單個水斗弧長l₁與數(shù)據(jù)庫中每個轉(zhuǎn)輪的單個水斗弧長l₁值進(jìn)行一一比較，其值相等或相近的轉(zhuǎn)輪即可作為新轉(zhuǎn)輪的參考轉(zhuǎn)輪。數(shù)據(jù)庫篩選部分?jǐn)?shù)據(jù)見下圖1。

2)在三維幾何建模軟件中對參考轉(zhuǎn)輪進(jìn)行處理，得到新轉(zhuǎn)輪

在三維建模軟件中，將參考轉(zhuǎn)輪通過比例縮放、位置移動、角度旋轉(zhuǎn)得到新轉(zhuǎn)輪的初步造型，見圖2，可以看出轉(zhuǎn)輪水斗工作面與背面間的根部是錯開的，不能縫合在一起(見圖3)，但其錯開量是很少的，那么將其縫合起來的工作量就減少很多。將轉(zhuǎn)輪水斗工作面與背面根部曲面進(jìn)行參數(shù)樣條曲面離散，其離散形式為：

k_ij是(u，v)的控制點，控制網(wǎng)絡(luò)由兩組多邊形k_i0、k_i1...k_im和k_0j、k_1j...k_nj組成；L_i，n(u)和L_j，m(v)是B樣條基，分別由節(jié)點矢量U和V按deBoor-Cox遞推公式?jīng)Q定。利用B樣條對控制點進(jìn)行光滑處理，經(jīng)過若干次反復(fù)光滑處理后即可得到新轉(zhuǎn)輪水斗根部(見圖4、5)。最終得到新轉(zhuǎn)輪見圖6。

1)本發(fā)明利用數(shù)據(jù)庫篩選轉(zhuǎn)輪技術(shù)，使得轉(zhuǎn)輪型線設(shè)計圖紙出圖時間大幅減少，由原來平均7天時間減少為半天時間，同樣使得設(shè)計出來的轉(zhuǎn)輪型線更合理，很大程度減少轉(zhuǎn)輪坯件打磨量或數(shù)控加工量，從而達(dá)到降低勞動強度、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本的目的。

2)本發(fā)明利用數(shù)據(jù)庫篩選轉(zhuǎn)輪技術(shù)，并利用曲面參數(shù)樣條曲面離散及B樣條曲面處理技術(shù)，使得轉(zhuǎn)輪三維幾何建模速度大幅度提升，由原來平均7天時間降低至1天，且得到的轉(zhuǎn)輪三維幾何建模曲面光滑，曲面變化趨勢更為合理，保證了轉(zhuǎn)輪水斗的結(jié)構(gòu)強度、水力性能，并且一定程度上減少了轉(zhuǎn)輪重量。