基于ug的风力机叶片参数化建模方法研究
基于 UG 的风力机叶片三维建模
基于UG的风力机叶片三维建模陈容满 王 茶 蔡泽昱 罗永新 周文平（六盘水师范学院物理与电气工程学院，贵州 六盘水 553000）摘 要：叶片是风力机中最基础和最关键的部件，会对风力机性能产生重要的影响。
本文从叶片各个截面的翼型出发，采用UG软件对WindPACT1.5MW风力机的叶片进行三维建模。
关键词：风力机；叶片；翼型；UG；三维建模风力机是以自然风为动力的原动机，其外部结构主要由叶片、轮毂、机舱和塔架组成。
风力机叶片的结构对空气绕流场及气动载荷具有较大的影响[1]。
在风力机气动性能及结构载荷分析过程中，叶片的三维建模是最基础的环节。
但是，叶片的截面形状复杂,特别是在翼展方向还存在扭转角和渐变的弦长，因此三维建模比较困难。
本文将借助UG软件的实体化曲面处理能力，从叶片各个截面翼型的原始二维坐标数据出发，构造出叶片截面翼型的样条曲线,然后建立风力机叶片的三维实体模型。
本文的三维建模方法具有高效和准确的特点，能够为后续风力机气动性能及结构载荷分析提供基础和指导。
一、1.5MW风力机叶片主要参数本文对WindPACT 1.5 MW风力机进行三维建模。
该风力机为美国国家可再生能源实验室（NREL）设计的参考风力机，转子半径为35m。
该风力机不同截面高度的扭转角、弦长、翼型等参数如表1[2]。
表1 叶片翼型参数表Distributed Blade Aerodynamic Properties for the WindPACT 1.5-MW ModelNode (-)RNodes(m)AeroTwst(°)DRNodes(m)Chord(m)Airfoil(-)1 2.8583311.10 2.21667 1.949Cylinder.dat2 5.0750011.10 2.21667 2.269S818_2703.dat 37.2916711.10 2.21667 2.589S818_2703.dat 49.5083310.41 2.21667 2.743S818_2703.dat 511.725008.38 2.21667 2.578S818_2703.dat 613.94167 6.35 2.21667 2.412S818_2703.dat 716.15833 4.33 2.21667 2.247S818_2703.dat 818.37500 2.85 2.21667 2.082S828_2103.dat 920.59167 2.22 2.21667 1.916S828_2103.dat 1022.80833 1.58 2.21667 1.751S828_2103.dat 1125.025000.95 2.21667 1.585S828_2103.dat 1227.241670.53 2.21667 1.427S825_2103.dat 1329.458330.38 2.21667 1.278S825_2103.dat 1431.675000.23 2.21667 1.129S826_1603.dat 1533.891670.08 2.216670.980S826_1603.dat二、叶片参数的处理该风力机采用的翼型有三种，分别为S818，S825，S826，如图1所示。
基于UG的叶片零件仿真加工
1 绪论众所周知，复杂曲面的数控编程和加工在机械制造行业被认为是高技术的领域，自从多坐标联动数控机床问世以来，复杂曲面的加工已紧密地与计算机辅助制造(CAM)技术联系在一起。
在复杂异型曲面的加工中，用三维软件设计比较直观和简便，UG是一大型CAD／CAM一体化软件，可以满足复杂零件的造型设计和自动数控编程以及仿真加工。
本文主要介绍了叶片的加工工艺以及利用UG软件进行仿真加工的过程，通过对零件图纸进行工艺分析，制定出合理的加工方案，利用UG软件对叶片进行造型，结合叶片的工艺特征，在UG的加工模块中选择出合适的加工方式，并选择合理的加工参数，然后生成刀具轨迹；通过生成的刀具轨迹对模型进行加工仿真，在动态仿真过程中观察切削现象，以判断工艺的合理与否以及刀具轨迹是否发生碰撞、干涉，有不合理的地方就进行优化，直到仿真加工效果达到最佳，在最佳效果的基础上对刀具轨迹进行后置处理，生成机床能够识别的加工代码，为实际加工做好充分的准备。
2 叶片零件的分析图2-1所示为叶片二维草图，该零件由螺纹轴、退刀槽、圆柱面（叶柄）、过渡面（R3圆角）、以及叶片组成。
图2-1 叶片零件图2.1 零件的结构特点此零件由螺纹轴、叶柄和叶片组成，螺纹轴一端的结构特点为:端面倒角C2，长为15mm的M21x2的螺纹、5x2的退刀槽、倒角C0.5长为20mm直径为Φ25的外圆面、长5mm直径为Φ40的外圆面（叶柄）；另一端为叶片，叶片的曲面由6个截面数据确定，各叶片截面之间扭曲比较大（有10°的扭曲角度），由于叶片曲面大多在流体中工作，所以曲面的本身和曲面与叶柄之间的过渡面（两者连接部分的R3圆角）的光顺程度要求较高，对数控加工精度提出了很高的要求。
本文重点是基于UG的叶片零件仿真加工，难点为叶片四轴联动工艺参数选择及后置处理技术。
2.2 零件的工艺分析零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗；差的工艺性会使零件加工困难，甚至无法加工，多耗工时，增大消耗。
UG怎么建模风扇扇叶？ug风扇叶零件的创建方法
UG怎么建模风扇扇叶？ug风扇叶零件的创建⽅法
这次我们来做⼀个装配体模型，今天先来⽤UG绘制装配体的⼀个零件，就是常见的风扇叶⼦，该怎么绘制这个图形呢？下⾯我们就来看看详细的教程。
Siemens NX 1867 Build 3801完整版+Update升级包 Win64 多语中⽂版(含安装步骤)
类型：3D制作类
⼤⼩：13GB
语⾔：多国语⾔
时间：2020-04-18
查看详情
1、打开UG绘制⼀个直径为25mm的圆，并拉伸5mm
2、选择圆柱侧⾯偏置⼀个曲⾯，距离为14.5mm
3、新建⼀个平⾏XZ平⾯的基准⾯
4、在基准⾯上绘制草图，并投影到偏置⾯上
5、同样的⽅法，在草图上再绘制⼀条⼩的曲线，这次投影到圆柱侧⾯上
6、利⽤ “通过曲线组”将两根投影曲线连接做⾯
7、在XY平⾯绘制草图
8、将曲线投影到叶扇⾯上
9、修剪出叶扇的轮廓
10、延伸后，进⾏加厚0.3mm
11、倒圆⾓处理
12、进⾏阵列，节距⾓为40
13、求和后，绘制⼀个直径为22mm的圆，拉伸求差
14、这个圆管也是拉伸求和了
15、最后到倒⾓，这个零件就算完成了，下期绘制剩下的。
16、上个⾊，就这个样式哈，好了，风扇的扇叶就完成了。
以上就是UG绘制风叶扇⽚的教程，希望⼤家喜欢，请继续关注。
基于UG参数化建模的关键技术
基于UG的参数化建模的关键技术摘要：参数化设计技术已成为产品设计过程中一种最重要的设计方法。
为此本文基于对UG软件的研究，详细地分析了UGNX 软件参数化建模技术，体现出参数化设计理念。
关键词：参数化设计；UG；理念Key technology of parametric Modeling based on UGQiuBiao(Guilin University of Electronic Technology School of Mechanical Engineering, Guilin 541004) Abstract: Parametric design technique has become one of the most important design method in the process of product design. This paper based on UG software research , detailed analysis of the UGNX software parametric modeling technology. Reflects the parameter design concept .Key words: parametric design ；UG; concept0 引言参数化设计(Parametric Design ) 也叫尺寸驱动(Dimension- Driven) , 它不仅可使CAD 系统具有交互式绘图功能, 还具有自动绘图的功能。
利用参数化设计手段开发的实用产品设计系统, 可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来, 从而大大提高设计速度, 并减少信息的存储量。
应用参数化设计系统进行机械产品设计, 能将已有的某种机械产品设计的经验和知识继承下来。
参数化设计的参数化模型的尺寸用对应关系表示, 即给图形元素赋予相应的变量, 而不需要确定具体数值。
基于UG的风机叶片参数化建模方法
台 Ｕ
中图 分 类 号 ：Ｈ ３ ． Ｔ ４２ １ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｐａ ａ ｅ ｒ ｃ Ｍ ｏ ｅｉ ｇ ｆ ｒ Ｖｅ ｔｌ ｔ ｒ Ｂｌ ｄ ｓ ｄ ｏ ｒ ｍ ｔｉ ｄ ｌ ｏ ｎ ｉ ｏ ａ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ＵＧ ｎ ａ
ｔｒ ｙ ｃ ｎｒ ｌ ｎ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｂａ ｅ ａ ｄ ｅ ｃ ｅ ｔ ａｏ ｌｄ ｅ ｔ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｘ ｅ ａ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｄ １ ｅ ｓｂ ｏ ｔｏｌ ｇ ｔ ｉｋ ｅ ｓｏ ｌｄ ， ｎ ａ ｈ ｖ ｎｉ ｔ ｒｂａ ｅ ｓ ｃ ｉ ａ ｅ ｎ Ｅ ｃ ｌ ｂ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓｍｏ ｅ ． ｉ ｈ ｌ ｏ ｔ
ＲＡＯ Ｘｉｘｎ， Ｕ ｎ ， ＡＮＧ ｉ —ｉ ＸＩ —ｈ ｎ —ｉ Ｆ Ｈａ ｇ Ｗ Ｊａ ｘ ， Ｅ Ｄａ ｃ ｅ ｇ
（ｃ ｏｌ ｆ ｅｈｎｃ ｎ ｌ ｔｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ａｃａｇＵ ｉｅ ｉ ， ａｃａｇ３０ ３ ， ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｃａｉａ ａｄＥｅ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＮ ｎｈｎ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｎｈｎ ３０ １ Ｃ ｉａ Ｍ ｌ ｃ ｌ ｉ ｎ ｉ ｓｙ
大型风机叶片气动外形参数计算与三维建模方法
大型风机叶片气动外形参数计算及三维建模方法靳交通1，彭超义2，潘利剑1，曾竟成2（1. 株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲，412007；2. 国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙，410073）摘要：结合工程实践，基于Schmitz理论计算出风机叶片气动外形参数并利用三维坐标变换原理计算截面翼型空间分布位置，在此基础上，以大型三维设计软件UG为工作平台建立了叶片三维气动外形，并完全满足五轴数控加工制造要求，从而验证了该方法的可靠性。
这一方法简化了复杂曲面的设计过程，提高了工作效率，为后续的数控加工、模具制作、结构设计及计算奠定了基础。
关键词：风机叶片，气动外形，参数计算，三维建模The Study of the Shape Parameters and 3D Modeling for Large-ScaleWind Turbine BladeJIN Jiao-tong1, PENG Chao-yi2, P AN Li-jian1, ZENG Jing-cheng2(1. Zhuzhou Times New Materials Technology CO.,LTD, Zhuzhou 412007,China；2.College of Aerospace and Material Engineering，NUDT，Changsha 410073, China)Abstract: Based on Schmitz theory and actual project, calculated blade shape parameters. And calculated space position of blade section airfoil using 3D coordinate conversion theory. On the basis of that. achieved the 3D modeling of blade shape on the working platform of the large-scale 3D software UG .This calculation and modeling method fully meet the five-axis CNC machining manufacturing requirements. Thus has confirmed that reliability. That method simplified the complex surface design process, and improved the work efficiency. And laid the foundation for the following molding, structure design and calculation.Key Words: Wind turbine blade, Aerodynamic shape, Parameter calculation, 3D Modeling1 引言大型风机叶片是风机设备中将风能转化为机械能的关键部件[1]。
风力发电机叶片设计及三维建模的开题报告
风力发电机叶片设计及三维建模的开题报告
一、研究背景及意义
随着环保理念的日渐普及，风力发电作为一种新兴的清洁能源，被越来越多的国家和地区所重视。
在风力发电系统中，风力发电机是核心部件之一，其效率和工作稳
定性对于整个系统的运行都至关重要。
而风力发电机叶片作为转子的关键部件，直接
影响整个系统的发电效率。
因此，对于风力发电机叶片的设计和制造具有重要的意义。
目前，风力发电机叶片设计主要使用计算机辅助设计软件进行建模和仿真，但是由于叶片的特殊几何形态，三维建模相对较为困难。
因此，本研究旨在探究基于计算
机辅助设计的风力发电机叶片设计方法，并通过三维建模完成叶片的设计与制造。
二、研究内容及方法
1. 分析风力发电机叶片的结构特点和工作原理；
2. 研究风力发电机叶片的设计理论和计算方法；
3. 选择合适的计算机辅助设计软件，进行叶片三维建模；
4. 建立风力发电机叶片的有限元模型，进行仿真分析；
5. 优化叶片设计方案，提高其发电效率和工作稳定性；
6. 利用3D打印等技术制造叶片样板，并进行实验验证。
三、预期成果
1. 完成风力发电机叶片设计理论的研究；
2. 完成风力发电机叶片三维建模的设计；
3. 完成风力发电机叶片的有限元仿真分析及优化设计；
4. 完成风力发电机叶片样板的制造与实验验证。
四、研究意义
本研究可为风力发电机叶片的设计与制造提供新的思路和方法，优化现有叶片设计方案，提高叶片发电效率和工作稳定性，从而推动风力发电技术的发展，促进清洁
能源的利用。
同时，本研究也可为计算机辅助设计在其他工程领域的应用提供参考。
风力机叶片外形参数化建模
玻璃钢研究报告2007 年第 2 期风力机叶片外形参数化建模孙 永 泰(上海玻璃钢研究院，上海 201404)摘要本文通过离散再组装的过程， 实现了叶片外形曲面几何模型的参数化建立， 方便了产品的设 计开发。
在离散和组装的过程中使用到 AutoCAD 和 UG 的强大绘图功能，在坐标变换的过程中 使用到 Matlab 的强大数值处理功能。
关键词：风力机叶片坐标变换翼型Matlab1引 言风力机依靠叶片捕获风能，为达到最佳气动性能，叶片具有复杂的气动外形。
在叶片的设计和制造过程中，进行 CAE 仿真和制作模具都需要叶片外形的几何模型。
叶片外形曲面复杂，但是有律可循，是由翼型族、弦长、扭角、相对厚度、参考轴位置 等参数来确定的。
本文通过坐标变换实现叶片外形几何的参数化建模。
2数据准备2.1 坐标系 本文采用的坐标系，如图 1 所示，X 轴由前缘指向后缘，Y轴由工作面指向气动面。
在 上风向顺时针风力机中，原点位于根端法兰圆心，X 轴为旋转平面与根端法兰平面的交线， 指向后缘，Y 轴在根端法兰平面内指向塔架，X、Y与 Z 轴组成笛卡尔右手坐标系。
2图 1 本文采用的坐标系2.2 翼型 不同站位的翼型选择是风力及叶片气动外形设计时首先要解决的关键问题。
设计叶片 时，要根据风力机叶片空气动力特性、结构特性和空间利用等方面的综合因素来选择翼型， 并沿站位方向（展向）进行合理配置。
所以在不同站位处的翼型不一样 [2] 。
一般需要为每种 叶片准备约 10 个不同相对厚度的翼型。
一个翼型族具有数个（一般为三五个）不同厚度的翼型。
但是对于这里的准备工作可能 不够多，要对已有的翼型修型得到足够多的（10 个）翼型。
修型一般采用厚度修型和弯度 修型方法。
另外需要对部分翼型进行后缘加厚处理 [2]。
本文要通过翼型的坐标变换来获得叶片曲面，首先的准备工作是将前述 10 个翼型都离 散成若干个坐标点。
以 S821 翼型为例[1]，在 AutoCAD 中以样条曲线绘出翼型后，使用菜单->绘图->点->定数等分，将上面(气动面)分为 499 份，下面(工作面)分为 500 份。
500W风力机叶片建模与仿真技研究
500W风力机叶片建模与仿真技研究一、研究背景随着全球对清洁能源的需求不断增加，风力发电作为一种环保、可持续的能源形式受到了越来越多的关注。
风力机是发电的核心部件，其中叶片作为风力机的“心脏”，其设计和制造直接关系到风力机的性能和效率。
因此，对风力机叶片的建模与仿真技术进行研究具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过对500W风力机叶片的建模与仿真技术进行深入研究，探索如何提高叶片的设计效率和优化性能，为风力发电行业提供技术支持和指导。
三、研究内容1.对500W风力机叶片的设计要求进行分析，确定设计参数和技术指标。
2.根据设计参数和技术指标，采用CAD软件对叶片进行建模。
3.利用ANSYS等有限元分析软件对叶片进行强度、振动等仿真分析，验证叶片设计的合理性。
4.优化叶片结构设计，提高叶片的性能和效率。
5.通过仿真对比实验，验证优化后叶片的性能提升效果。
四、研究方法1.设计要求分析：通过文献调研和实地调查，了解500W风力机叶片的设计要求和技术指标。
2.建模：利用CAD软件对500W风力机叶片进行三维建模，包括叶片的外形、内部结构等。
3.仿真分析：利用有限元分析软件对叶片进行强度、振动等仿真分析，获取叶片在不同工况下的力学性能。
4.优化设计：根据仿真分析结果，对叶片结构进行优化设计，提高其性能和效率。
5.仿真对比实验：对比优化前后叶片的性能指标，验证优化效果。
五、研究意义1.提高500W风力机叶片设计的效率和准确性，节约设计时间和成本。
2.优化叶片结构，提高风力机的能量利用率和发电效率。
3.为未来更大功率风力机叶片设计提供参考和借鉴。
4.促进清洁能源行业的发展和技术进步。
六、结论通过对500W风力机叶片的建模与仿真技术研究，可以提高叶片设计的效率和准确性，优化叶片结构，提高风力机的性能和效率，为清洁能源领域的发展提供技术支持和指导。
希望本研究能够为风力发电行业的进一步发展做出贡献。
基于参数化建模的风力机叶片性能分析(精)
㊀ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５－ ３ ０ ２ ６ ． ２ ０ １ ４ ． １ ２ ． ０ ２ ２
基于参数化建模的风力机叶片性能分析
陈㊀进，马金成，郭小锋，孙振业
（ 重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆㊀４ ０ ０ ０ ３ ０ ）
摘 ㊀㊀㊀要：针对现有 ８ ５ ０ ｋ Ｗ 风力机叶片， 分析其材料、 结构及铺层状态， 对比传统叶片有限元模型， 将描述 叶片主要结构的弦长、 扭角采用分段函数形式表达， 采用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ编程并结合 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ二次开发建立风力机 叶片参数化几何模型． 基于动量 － 叶素理论的 Ｂ Ｌ Ａ Ｄ Ｅ Ｄ软件计算叶片各截面处的极限载荷， 并于叶片分段 施加载荷增量． 动力学分析得到叶片前三阶挥舞和摆振频率及一阶扭转频率， 其与实测固有频率比较， 分析并 验证叶片于共振区外运行． 静力分析得到叶片挥舞位移及关键部位应力分布， 通过最大应力准则和蔡 －胡 （ Ｔ ｓ ａ ｉ － Ｗｕ ） 准则对翼面进行强度校核（ 其他部位同理校核） ， 表明叶片在极限状态下仍能保持安全运行． 该研 究描绘了叶片主要力学性能， 为叶片进一步优化奠定了基础． 关㊀键㊀词：风力机叶片； 参数化建模； 极限工况； Ｂ Ｌ Ａ Ｄ Ｅ Ｄ ； 固有频率； 静力分析 中图分类号：Ｔ Ｋ８ ３ ㊀㊀㊀文献标志码：Ａ ㊀㊀㊀文章编号：１ ０ ０ ５－ ３ ０ ２ ６ （ ２ ０ １ ４ ） １ ２－ １ ７ ６ ８－ ０ ５
UG软件 制图 详细过程 风机
风机模型的建立1、新建文件选择菜单中的【文件】/【新建】命令中的【模型】，并在名称值选项中输入【fengji.prt】,单击确定即可。
2、创建圆柱体在工具栏选项中选择【特征】/【圆柱体】，并在出现的对话框中【类型】中选择【轴、直径和高度】。
在【指定矢量】中单击视图框中的Z轴方向，并在【指定点】中用鼠标单击视图框中的原点，在【尺寸值】中输入【直径】值：105；【高度】值：5单击确定即可。
如下图所示：3、草绘风机叶片截面（1）单击工具条中的【草图】命令，并选择刚刚所画圆柱体的上表面，单击确定即可，如下左图所示：（2）在出现的草图界面中选择【圆弧】命令，并在出现的对话框中选择如上右图所示。
然后选择视图框中的原点作为圆弧的圆心，在视图框中的对话框中输入【半径】值：52.5；【扫掠角度】值：18。
如下左图所示。
并重复该命令输入【半径】值：51；【扫掠半径】：18，如下右图所示。
（3）选择直线命令，从刚刚所画的圆弧水平端点连线，【长度】值为：25；【角度】值为180即可，如下左图所示。
继续从直线的断点画线，方向竖直向下，【长度】值为2.5，如下右图所示。
在做一条水平线与小圆弧端点为直线的另一端点。
并且连接两圆弧的另外两个端点即可。
（4）对所画图形进行约束；其中连圆弧为同心圆；上面的直线与水平轴共线，并对图形进行标注，标注如下图所示。
然后单击命令栏中的【完成草图】即可4、风机叶片拉伸与引用（1）单击工具栏中的【拉伸】命令，在【选择曲线】中选择视图框中的刚刚所画的草图，在【限制】框中输入【开始】值：0；【结束】值：62.5，单击确定即可，如下左图所示。
（2）在菜单栏中点击【插入】/【关联复制】/【引用几何体】，在弹出的对话框中选择【旋转】，在【选择对象】中选择刚刚所画的叶片，在【角度、距离和副本数】中输入【角度】值：60；【副本数】值：5，单击确定即可，如上右图所示。
5、风机的下底面（1）选择工具栏中的【草图】选项，确定草图平面为叶片的上顶面为基准平面，在草图工作面中选择【圆】命令。
风力机叶片参数化有限元建模
ꎬ生成各区域或网格的铺层信息ꎮ 其
单元的铺层信息ꎬ可大幅缩短叶片有限元建模的时
依赖于结构分析人员的经验ꎮ 随着叶片的不断大型
铺层越来越复杂ꎬ局部结构增强越来越多ꎮ 使用传
叶片结构可以有很多形式ꎬ例如 Ｄ 型梁、箱形
统的建模方法极为耗时ꎬ同时局部网格的精细化要
梁等ꎮ 本文以典型的叶片结构形式为例展开研究ꎬ
在弦向和展向光滑过渡ꎬ避免由于外形造成局部的
应力集中ꎮ
５ 叶片分区及网格生成
按照叶片的外形及部件可以将叶片分成如图 ４
所示的几个区域ꎮ 其中将后缘区域看作一块整体ꎬ
其宽度覆盖后缘 ＵＤ 以及其倒角区域ꎬ根据单元的
位置判定其铺层ꎬ避免了网格分区形成交叉ꎮ
图 ２ 有限元参数化建模流程
Ｆｉｇ ２ Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ ＦＥＭ ｍｏｄｅｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
求也加大了网格的数量ꎮ 为提升建模的效率ꎬ使用
其包含主梁帽(Ｓｐａｒ Ｃａｐ)、后缘梁(Ｔｒｅａｄｉｎｇ Ｅｄｇｅ Ｓｐａｒ
参数化输入依据一定的原则和流程自动生成有限元
模型的方法目前备受结构设计人员的青睐ꎮ
文献[６] 提出了一种叶片有限元网格的生成方
Ｃａｐ) 、主腹板( Ｓｐａｒ Ｗｅｂ) 以及后缘粘接板( Ｔｒｅａｄｉｎｇ
如图 ２ 所示ꎮ
Ｆｉｇ ３ Ｂｌａｄｅ ｒｏｏｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ
有限元网格的选择采用同样的方法ꎬ根据网格
的大小ꎬ将叶片在长度方向上离散ꎬ确定网格在长度
方向上的占位ꎬ生成每个截面在叶片展向的外形坐
标ꎮ 为保证叶片外形的光顺ꎬ在进行翼型插值以及
气动外形插值时ꎬ应采用样条曲线进行插值ꎬ使网格
限元软件命令( 如 ＡＮＳＹＳ 命令流 ＡＰＤＬ 语言) 或
上海模具设计培训基于UG的飞机发动机叶片造型的方法研究
上海模具设计培训基于UG的飞机发动机叶片造型的方法研究随着航空工业的发展，飞机发动机的性能和效率要求越来越高。
而其中一个关键部件，飞机发动机叶片的设计和制造，对发动机整体性能具有重要影响。
因此，对飞机发动机叶片造型的方法进行研究具有重要的理论和实际意义。
本文以UG软件为工具，基于实际调研和分析，对飞机发动机叶片造型的方法进行研究。
首先，对于飞机发动机叶片的造型，要考虑到其外形美观、流线型和结构稳定等因素。
因此，可以采用曲线和曲面建模的方法进行造型设计。
UG软件提供了各种曲线和曲面的工具和功能，可以满足叶片造型的需要。
在进行曲线和曲面设计时，可以参考与叶片形状相似的物体，如鱼体、翅膀等，通过调整曲线和曲面参数，逐步逼近理想形状。
此外，在飞机发动机叶片造型的方法研究中，还可以利用UG软件的参数化建模功能。
参数化建模是指通过设置和调整参数，实现模型的快速修改和优化。
对于飞机发动机叶片造型的研究，可以选择一些关键参数进行控制和调整，如角度、长度、曲率等，通过改变参数值，可以得到不同形状和性能的叶片设计。
参数化建模不仅可以加快设计的速度，还可以提高设计的精确度和可重复性。
最后，为了验证飞机发动机叶片设计的可行性和性能，可以利用UG软件进行虚拟仿真和测试。
仿真和测试可以模拟叶片在真实工作条件下的行为和性能，如振动、疲劳、强度等。
通过仿真和测试，可以评估叶片设计的合理性和优劣，为叶片的实际制造提供参考依据。
综上所述，本文基于UG软件，对飞机发动机叶片造型的方法进行了研究。
通过曲线和曲面建模、CFD分析、参数化建模和虚拟仿真等手段，可以实现飞机发动机叶片设计的快速、准确和有效。
更进一步地，可以与实际制造工艺相结合，进行叶片模具的设计与制造，为飞机发动机叶片的实际应用提供可靠的支持和指导。
轴流风机机翼型叶片参数化建模方法
轴流风机机翼型叶片参数化建模方法马静王振亚同济大学汽车学院上海（201804）Email:basei@摘要：本文通过创建翼型模板，结合Matlab与UG软件,探讨了风机翼型叶片参数化建模的方法，给出了翼型中线为圆弧时的翼型坐标算法、各截面安装角和站位的处理方法以及Matlab实现程序。
并提出了叶片在UG建模时应注意的问题。
文中提出的方法，减少了风机建模的工作量，缩短了风机CFD前处理周期，提高了风机流场CFD分析计算的效率和质量。
关键词：叶片；参数化设计；UG；Matlab1. 前言随着CFD技术的迅速发展，对风机流场计算分析的要求越来越多。
风机仿真计算的前期工作量相当大，主要表现在机翼型叶片的建模，其中包括风机叶轮的机翼型叶片，机翼型前导流叶片和叶轮后的止旋片建模。
通常在UG软件中输入大量的翼型坐标点是相当麻烦的，而使用*.dat文件导入这些数据的方法要方便的多，但是对不同的叶片计算截面采用*.dat文件手工导入翼型坐标点的工作量仍然非常大，并且修改起来也不方便。
通过分析可知，叶片不同计算截面的翼型曲线是相似的，同种翼型只因弧长以及中线形状不同而不同，因此完全可以考虑采用参数化建模的设计方法。
采用这种方法可以缩短建模时间，节省大量的工作量，且所建的模型也易于修改。
因为在对风机流场进行CFD分析计算时改变风机叶片翼型是对风机模型的重大修改需要花费大量的时间，有了这种方法可以较轻松的完成修改。
本文就是基于这种思想，介绍了用Matlab与UG两个软件结合进行风机叶片参数化建模的方法，本方法利用Matlab强大的数据处理能力处理翼型离散点[1]，用UG强大的三维曲面建模能力构建叶片复杂曲面。
2. 翼型离散点的参数化处理2.1 翼型模板的建立翼型模板的建立是实现参数化设计的第一步，建立翼型模板库是一个积累的过程，需要将每次用到的翼型和收集到的有价值的翼型参数通过手工输入，建立起翼型模板库，在进行风机叶片建模时就可以非常方便的从翼型模板库里直接调出所需要的翼型。
ug环境下叶片曲面参数分析及编程
UG 环境下叶片曲面参数分析及编程Analysis and Programming of Blade Surface Parameters Under UG Environment 苏高峰 张秋菊/江南大学机械工程学院摘要:介绍了一种在U G 环境下使用Open Grip 语言编程分析叶片曲面特征参数的方法,并给出了应用实例。
该方法无需大量的数学分析和运算,所求结果精度高,对叶片加工中刀具的选择有较强的指导意义。
关键词:叶片 曲面分析 二次开发 加工程序中图分类号:TK474.8+11 文献标识码:A 文章编号:1006-8155(2005)06-0025-03Abstract :The method that can analyze the pa 2rameters of blade surface by Open Grip language under U G enviroment is introduced and the ex 2ample of application is given.It is not necessary to do more mathematical analysis and calculation if using this method ,the precision of analysis re 2sult is high enough to conduct the selection of tools in blade machining.Key words :Blade Surface analysis After develop 2ment Machining process 1 引言叶片模型大都是通过“风洞试验”、“水地试验”获得的,至今还无法用数学方程进行描述。
叶片表面形状的复杂性也使加工十分困难。
目前,叶片五轴数控加工技术是比较先进的加工工艺[1,2],在生产实际中,一般使用专用的CAM 软件生成刀具轨迹。
UG叶片造型编程
基于UG的叶片加工由于叶片型面是由复杂的三维自由曲面组成，几何精度要求较高、技术难度大，传统的加工方法无法满足叶片的精度要求。
本文旨在应用U G对叶片进行实体建模，得到一个理想的三维叶片实体，再根据加工叶片的材料特点，选择合理的刀具进行加工。
根据叶片的形状特点，选择合理的编程策略、走刀路径和进退刀方式。
将U G强大的功能应用于叶片的五轴铣削加工，较好地解决了叶片批量生产中的质量和效率问题，能够取得良好的经济效益。
一、UG软件介绍在当前流行的CAD/CAM软件中，UG为用户提供了一个较完善的企业级C A D/ C A E/C A M/P D M集成系统。
在U G中，先进的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和曲面功能结合在一起，而这一结合被实践证明是强有力的。
1.UG的CAD功能UG Hybrid Modeler复合建模模块无缝地集成了基于约束的特征建模和传统的几何建模(实体、曲面和线框)到单一的建模环境内，在设计过程中提供更多的灵活性，用户可以选择最自然地支持设计意图的方法。
2.UG的CAM功能U G C A M提供了一整套从钻孔、线切割到5轴铣削的单一加工解决方案。
在加工过程中的模型、加工工艺、优化和刀具管理，都可以与主模型设计相联接，始终保持最高的生产效率。
二、五轴加工介绍五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械以及高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。
现在大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子以及大型柴油机曲轴等加工的惟一手段。
五轴联动加工中心具有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。
五轴机床的种类分为：摇篮式、立式、卧式、N C工作台+N C分度头、N C工作台+90°B轴、N C工作台+45°B轴、N C工作台+A轴°以及二轴NC主轴等。
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ｙ＂（ ｍｍ） ０
３１．９３７８ １１５．７８０６ １７２．７９３３ ２０７．９２４８ １９６．７８３２ １６３．１７５３ １１７．６４５７ － ３１．６２０９ － ９６．９７１５ － １３０．３６ － １５３．１４３ － １５７．７０２ － １４４．９０３ － ８６．２４４３ － ５０．５７６３ ０．９０２０６
任腊春 张礼达（ 西华大学 风电技术研究所， 成都 ６１００３９）
Ｓ ｔｕｄｙ ｏｎ ｐａ ｒａ ｍｅ ｔｅ ｒｉｚａ ｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｌｉｎｇ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａ ｄｅ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ＵＧ
ＲＥＮ Ｌａ－ ｃｈｕｎ， ＺＨＡＮＧ Ｌｉ－ ｄａ（ Ｗｉｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３９， Ｃｈｉｎａ） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
ＵＧＮＸ３．０ 是目前 ＥＤＳ 公司最新的大型高端三维 ＣＡＤ 建模 软件， 在装配处理速度， 复杂曲面造型以及绘图效率等功能方 面 有很大的优越性［３］； 同 时 ＵＧＮＸ３．０ 所 建 立 的 ３Ｄ 曲 面 模 型 ， 将 成为整个设计生产流程的核心， 它可以接受整文件资料， 改变以 往那种人工输入数据的方法， 实现参数化建模， 此外还能对复杂 曲面进行精确而完整的几何分析， 从而确保所建模型的质量。本 文 就 是 基 于 通 用 的 数 据 处 理 软 件 ＥＸＣＥＬ 和 强 大 的 曲 面 建 模 功 能软件 ＵＧ 来实现风力机叶片参数化模型的构建， 并绘出了 实体模型。
ｚ（ ｍｍ） １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００ １２５００
２．４ 截面曲线的绘制
截面曲线采用三次 Ｂ 样条曲线来绘制。生成 Ｂ 样条曲线有 两种方法， 由于第二 种 方 法 生 成 的 样 条 精 确 、简 单 ， 而 且 不 会 破 坏原始数据的完整性。采用了该方法： 原始数据 １ 节的变换后得 到空间坐标数据， 将每个截面的点建成一个 ＊．ｄａｔ 数据文件， 并 将其导入 ＵＧ 中， 通过对这些离散点数据进行拟合， 即可得到精 确的闭合曲线， 部分截面曲线的空间位置， 如图 １ 所示。
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机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第５期 ２００８ 年 ５ 月
文章编号： １００１－ ３９９７（ ２００８） ０５－ ００５８－ ０２
基于 ＵＧ 的风力机叶片参数化建模方法研究＊
空间实际坐标为（ ｘ， ｙ， ｚ） 。
２．３ 截面上各离散点空间坐标的求解
根据所获取的翼型数据， 通过旋转变换即可得到各离散点
对应的空间坐标， 具 体 求 解 过 程 为 ： 将 以 前 缘 为 原 点 、弦 线 方 向
为 ｘ 轴 的 坐 标 系 下 的 翼 型 弦 上 各 离 散 点 坐 标（ ｘ＂＇， ｙ＂＇） ， 转 化 为
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｓ ｅｃｔｉｏｎ ８ｔｈ ｃｒｏｓ ｓ ｓ ｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ
ｘ＂（ ｍｍ） ９１４．２５ ７９３．７０３１ ５５１．０３６８ ３６６．６２６４ １１８．３０４ － ６．１１９３８ － １３０．００６ － ２２１．９０７ － ２９０．４２７ － ２０４．７４３ － １１３．７９４ ６．１１９３８ １２５．４９６１ ２４４．８９７１ ４８５．４０５８ ６０６．９６４５ ８５２．６６６１ ９１４．２５
２．１ 叶片截面数据的获取
风力机叶片是由翼型系列组成的， 一般来说， 在叶片尖部， 采用薄翼型以满足高升阻比的要求， 其根部则采用相同翼型或较 大升力翼型的较厚形式， 以满足结构强度的要求［４］。目前适合于 风力机叶片的专用新型翼型逐渐得到使用， 瑞典的 ＦＦＡ－ Ｗ 翼型 系列由于具有较高的最大升力系数和升阻比和良好的气动性 能， 而在大型风力机叶片中得到广泛使用。对某 ６００ＫＷ 风力机叶 片进行建模， 该叶片就是采用了 ＦＦＡ－ Ｗ３ 系列翼型及ＮＡＣＡ６３４ 系列翼型， 叶片的相关参数， 如表 １ 所示。
ｘ＝ !ｘ＂２
ｙ＝ !ｘ＂２ ｚ＝ｒ
ｙ＂２ ×ｃｏｓ（ ａｒｃｔａｎ ｙ＂ !） ｘ＂
ｙ＂２ ×ｓｉｎ（ ａｒｃｔａｎ ｙ＂ !） ｘ＂
通 过 ＥＸＣＥＬ 软 件 依 次 求 解 所 有 截 面 上 各 离 散 点 的 空 间 实
际坐标。第 ８ 段面的计算数据， 如表 ２ 所示。
表 ２ 叶片第 ８ 断面的计算数据
３．２ 叶片曲面的检查与分析
一般来讲， 通过以上方法构造出来的曲面， 由于在过渡部分 曲率变化较大， 会出现不光滑现象。这就需要对叶片曲面进行光 滑性检查与修整， 以确保叶片的质量。采取的方法是， 找出不光 滑的区域附近的曲线， 通过调整拟合该曲线的个别点， 重新拟合 曲线、曲面， 反复观察调整， 直至曲面图像满意为止。用该方法建 立的某 ６００ＫＷ 的风力机叶片的三维实体模型， 如图 ２ 所示。
图 １ 部分叶片截面曲线图 Ｆｉｇ．１ Ｓｏｍｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ
３ 叶片三维模型的建模
３．１ 叶片空间扭转曲面的生成
在确定各截面曲线的空间实际位置后， 可以采用多种方法 实现对叶片三维模型的建模， 如： 通过点， 曲线， 网格曲线， 扫掠 等方法。虽然每种方法都可以生成叶片的几何模型， 但精度却相 差很大， 有的甚至存在明显的缺陷。采用扫掠的方法来实现叶片 三维模型。分别以所有截面翼型的前缘点和后缘点绘制两条样 条曲线， 并将两曲线作为引导线串， 扫掠的过程应注意每条样条 曲线的切线方向必须一致， 否则得不到预想的空间扭转曲面。
【摘 要】对风力机中最关键和最基础的部件— ——叶片进行了参数化建模方法的研究。结合 坐标变换关系， 运用 ＥＸＣＥＬ 强大的数据处理功能， 对叶片翼型上各离散点数据进行处理， 得到各 离散点空间坐标； 基于 ＵＧ 的自由曲面造型功能， 采用三次 Ｂ 样条拟合方式绘制了叶片截面的空 间样条曲线， 构建了该风力机叶片的空间三维模型。提出的方法， 大大提高了建模效率， 为后续结 构强度、叶片的力学特性计算提供基础。
９
１４．５ ＮＡＣＡ６３－ ４３０
１．０８１
１１
１６．５ ＮＡＣＡ６３－ ４２１
０．９４４
１７
２１．５ ＮＡＣＡ６３－ ４１８
０．６００
扭角 !（ !） ２０．９９３ １２．４６９ ６．８５５ ３．４５８ ２．０８４ ０．０００
由表１ 知， 应获取 ＦＦＡ－ Ｗ－ ３０１， ＮＡＣＡ６３－ ４３０， ＮＡＣＡ６３－ ４２１，
Ｐｒｏｆｉｌｉ 及相关文献获得。
２．２ 空间三维坐标系的确定
为了求解翼型截面上各离散点的空间坐标， 必须确立合适
的空间三维坐标系。在建立叶片三维模型时， 设空间三维坐标系
以 叶 片 根 部（ ｒ＝０） 的 叶 素 平 面 为 ＸＯＹ 平 面 ， 叶 片 展 向 方 向 为 Ｚ
轴方向， 原点设在 ｒ＝０ 的叶素平面的压力中心， 叶素各离散点的
表 １ ６００ＫＷ 风力机叶片部分参数 Ｔａｂ．１ Ｓ ｏｍｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ６００ＫＷ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ
断面 （ｒ ｍ）
翼型
弦长 （ｌ ｍ）
１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
５．５ ＦＦＡ－ Ｗ３－ ３０１
１．７００
３
８．５ ＦＦＡ－ Ｗ３－ ３０１
１．４９４
６
１１．５ ＦＦＡ－ Ｗ３－ ３０１
１．２８７
ｙ（ ｍｍ） １０７．０３０３ １３１．６７０２ ２０４．９９３５ ２５２．５８１９ ２６６．１３８５ ２３８．０５３５ １８２．７７１６ １１６．７６８８ － ７２．３６７６ － １４１．６３１ － １７１．４９６ － １８５．１０２ － １７６．６５９ － １４７．１５ － ４７．８１９９ ９．６８９１２８ １００．９１５２ １０７．０３０３
相 应 弦 长 处 各 离 散 点 坐 标（ ｘ＇， ｙ＇） ＝（ ｘ＂＇， ｙ＂＇） ×ｌ； 并 转 换 为 以 压 力
中 心（ 焦 点） 为 原 点 、弦 线 方 向 为 ｘ 轴 的 坐 标（ ｘ＂， ｙ＂） ， 再 经 过 坐
标旋转变换而求得各离散点的空间实际坐标（ ｘ， ｙ， ｚ） 。
最终的计算公式为：
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
中图分类号： ＴＨ１６，ＴＫ８３，ＴＰ３９１．７３ 文献标识码： Ａ
１ 引言
２ 叶片截面曲线空间位置的确定
作为风力机最关键和最基础部件的叶片， 是风力机进行能 量转换的重要组成部分。它长期暴露在大自然中， 经常面临恶劣 气候条件的考验。这就要求设计者必须应用较为先进 ＣＡＤ 技术 来解决传统的设计方法所无法解决的问题。如叶片的力学特性 计算， 有限元结构动力分析等， 而这些工作进行的前提是要建立 完善的叶片实体模型。
＊ 来稿日期： ２００７－ ０８－ ２０ ＊ 基金项目： 四川省重点学科基金资助项目（ ＳＺＤ４１２） ； 四川省科技厅应用基础研究项目（ ０４２４１７６）