小型軸流風(fēng)扇風(fēng)葉的快速建模方法

張華

摘 要：針對(duì)小型軸流風(fēng)機(jī)葉片的機(jī)翼形造型設(shè)計(jì)方法，以及機(jī)翼形葉片的雙圓弧采集的重點(diǎn)和難點(diǎn)。利用先進(jìn)的機(jī)翼形葉片截面坐標(biāo)的采集軟件和曲面造型功能強(qiáng)大的3D機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Solidworks2016. 將采集到的葉片截面坐標(biāo)值通過(guò)Excel2010辦公軟件轉(zhuǎn)化成S0lidworks2016識(shí)別的“.txt”文件.即可快速的進(jìn)行軸流風(fēng)扇風(fēng)葉的造型設(shè)計(jì).

關(guān)鍵詞：機(jī)翼形葉片;坐標(biāo)采集;葉輪;安裝角;軸流式吹風(fēng)機(jī);造型設(shè)計(jì)

前言

目前鋰電式園林工具中的軸流吹風(fēng)機(jī)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，需要在最短的時(shí)間內(nèi)最快的速度設(shè)計(jì)出軸流吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇。而風(fēng)葉是風(fēng)扇設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是重要把電機(jī)提供的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成風(fēng)能的元件部分。在能量的轉(zhuǎn)化的過(guò)程當(dāng)中，其內(nèi)部的變化是極其發(fā)雜的，如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，則設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程非常繁瑣，而且工作量特別大。

軸流吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇葉片是關(guān)鍵的部分，葉片截面設(shè)計(jì)的質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了軸流吹風(fēng)機(jī)的效能。葉片的形狀主要有直線(xiàn)型、單圓弧型、雙圓弧型和機(jī)翼型。其中機(jī)翼型葉片的設(shè)計(jì)，應(yīng)用領(lǐng)域廣，能量的轉(zhuǎn)化效率高，噪音低。因?yàn)闄C(jī)翼型葉片，更加符合空氣動(dòng)力學(xué)特性。根據(jù)機(jī)翼型的特征和空氣動(dòng)力學(xué)特性，在設(shè)計(jì)軸流吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇葉片時(shí)應(yīng)選擇高升力式機(jī)翼型。這種翼型的氣動(dòng)特性是升力較高，即在最短的時(shí)間內(nèi)，提高葉片表面的靜壓力，從而最大限度的把風(fēng)扇的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成風(fēng)能.在軸流吹風(fēng)機(jī)出口直徑和出風(fēng)管一定的情況下，相當(dāng)于提高了風(fēng)速。

同時(shí)，高升力的翼型具有大的上表面前緣，以減小大迎角下的負(fù)壓力峰值，從而推遲翼型的失速。而且上表面比較平坦，下表面的后緣有比較大的彎度。使風(fēng)葉葉片的靜壓力在前緣的分布比較均勻。

1.建模步驟：

1.1.打開(kāi)Profili2.0翼型生成軟件，選擇高升力機(jī)翼型，輸出文件。輸出文件時(shí)，選擇文件的格式為“.txt”，設(shè)輸出的文件名為：翼型坐標(biāo).txt

1.2.把二維的“翼型坐標(biāo).txt”文件，分別復(fù)制到Excel表格內(nèi)，在Excel表格內(nèi)，Z軸方向的坐標(biāo)全部為“0”。然后再分別把Z軸坐標(biāo)設(shè)計(jì)好的表格坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值，圓弧的上坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值復(fù)制到文件名為：“上.txt”的文件內(nèi);圓弧的下坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值復(fù)制到文件名為：“下.txt”文件內(nèi)。

1.3.打開(kāi)Solidworks2016三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件：新建文件，選擇“前視基準(zhǔn)面”，選擇曲面，選擇通過(guò)XYZ的曲線(xiàn)，在彈出的對(duì)話(huà)框內(nèi)，選擇瀏覽，找到前面保存的“上.txt”和“下.txt”文件，點(diǎn)擊確定即可把高升力機(jī)翼型的坐標(biāo)點(diǎn)全部采集到了.

1.4.以前視基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，選擇草圖繪制，分別選擇前面導(dǎo)入的XYZ的機(jī)翼型曲線(xiàn)，選擇轉(zhuǎn)換實(shí)體引用.

1.5.利用Solidworks2016三維設(shè)計(jì)軟件的縮放功能，設(shè)計(jì)選擇合適的葉片長(zhǎng)度（19mm），選擇合適的葉弦長(zhǎng)度（22mm），選擇合適的安裝角（36°），選擇合適的輪轂的外徑（φ56），進(jìn)行風(fēng)葉設(shè)計(jì)的第一個(gè)葉片。

1.6.然后，選擇圓周陣列，選擇輪轂的外徑為陣列的中心軸，選擇合適的葉片數(shù)量，進(jìn)行圓周陣列即可。

2.總結(jié)

本文介紹了一種小型軸流吹風(fēng)機(jī)風(fēng)扇的快速造型方法，借用功能強(qiáng)大的Solidworks2016機(jī)型設(shè)計(jì)軟件中的轉(zhuǎn)換實(shí)體引用、通過(guò)XYZ點(diǎn)的曲線(xiàn)、縮放比例等功能和Excel軟件對(duì)采集到的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即可在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)完成軸流風(fēng)扇的葉片的三維建模。本文通過(guò)一個(gè)實(shí)例，相信說(shuō)明了小型軸流風(fēng)扇的三維幾何模型的建模過(guò)程。通過(guò)本文的具體實(shí)例可以看出，大大提高了軸流風(fēng)扇的設(shè)計(jì)效率并為設(shè)計(jì)人員節(jié)省了寶貴的繪圖時(shí)間。具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。