基于SolidWorks的化工离心泵叶轮模具设计

针对传统离心泵叶轮设计步骤繁琐的不足,提出了基于SolidWorks的三维参数化离心泵叶轮注塑模设计方法。简单介绍了SolidWorks的主要功能模块及离心泵叶轮模具设计的流程,详细阐述了离心泵叶轮模具设计的步骤。设计中,叶轮采用尼龙6/10材料,其拔模斜度为1.5°,收缩率为1%。通过对模具各零部件的造型与实时修改,实现了离心泵叶轮模具的参数化设计,并完成了模具的虚拟装配及加工出详图的快速输出。本方法对工程设计具有一定的实用价值。     

液压挖掘机动臂结构优化设计

研究基于UG/ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计方法.以斗山某中型液压挖掘机为研究对象,借助UG软件完成工作装置、回转装置和行走装置3部件参数化建模并装配.分析计算典型危险挖掘工况下动臂各铰点的受力,利用ANSYS软件进行静力学分析,针对薄弱部位及应力集中问题,优化动臂局部结构.仿真结果表明:在危险工况下,优化后动...     

低比转速离心泵叶轮流道形状的参数化设计

离心泵叶轮流道形状直接影响液体在流道内的流动状态和叶轮叶片设计,针对低比转速离心泵叶轮流道．将其分为轴向通道、转弯通道和径向通道三个部分;以叶轮流道内液体流经断面均匀变化为目标对叶轮流道形状进行优化,得到优化的流道形状;通过对Auto CAD进行二次开发实现叶轮流道的参数化设计,提高离心泵叶轮水力设计的效率和准确性,有助于离心泵叶轮的设计。     

榫卯结构的参数化智能装配设计方法研究

以榫卯结构设计为例,提出一种榫卯参数化智能装配设计的方法.抽象出榫卯的参数化设计特征、特征模块化构建以及智能装配设计技术,实现了基于SolidWorks的榫卯结构参数化智能装配设计系统,并以官帽椅的设计进行设计过程的验证.     

基于自动装配技术的参数化部件库的关键技术研究

在论述特征、事物特征表、特征造型与参数化设计的相互关系的基础上,提出基于通用CAD系统的部件参数化设计思路。提出了基于fx的参数化零件库构建技术,以键为例说明了参数化零件库的构建方法。提出部件装配关系的表达方法,研究基于该方法的自动装配技术,在参数化零件库和自动装配技术的基础上提出了参数化部件库构建方法。最后以某轴系部件的参数化实例说明了该方法的可行性。     

基于CATIA参数化和智能化技术的模架自动装配

提出了一种基于CATIA参数化和智能化技术实现自动装配的方法。首先将零部件参数化，然后找出零部件特征之间的装配关系。通过改变其中的几个参数就可以很容易的建立起一个新的装配体。最后以模架的装配为例说明了实现这种方法的过程。     

基于自动装配技术的参数化部件库的关键技术研究

在论述特征、事物特征表、特征造型与参数化设计的相互关系的基础上,提出基于通用CAD系统的部件参数化设计思路。提出了基于fx的参数化零件库构建技术,以键为例说明了参数化零件库的构建方法。提出部件装配关系的表达方法,研究基于该方法的自动装配技术,在参数化零件库和自动装配技术的基础上提出了参数化部件库构建方法。最后以某轴系部件的参数化实例说明了该方法的可行性。     

自行车铃盖复合模三维参数化设计

传统的模具设计方法设计周期长、工作量大.在整机装配环节,仅在理论上进行可行性的装配计算,各个零件之间的相对装配关系只能间接表达出来,可视性差,设计智能化低.文中详细说明了自行车铃盖复合模的设计过程,从冲压工艺方案制定、排样设计、复合模结构设计及工艺计算、复合模三维参数化设计等方面进行了阐述.利用UG完成了模具的三维参数化造型设计并进行了虚拟装配.可以直观地分析模具的结构并进行干涉检查,根据分析结果可进行模具的优化设计.利用UG的参数化、智能化设计和虚拟装配等功能,使设计人员摆脱了对物理样机的过度依赖,缩短了产品的开发周期,降低了成本,提高了产品质量.     

面向对象的基本机构三维虚拟设计及仿真

本文研究了基于三维设计平台的基本机构参数化造型和仿真的自动化问题.以SolidWorks三维平台为基础,建立基本机构的构件库;利用数据库建立与基本机构装配、构件相关信息的关系;通过构件约束方程式实现构件参数化造型;根据构件空间位置,按后台预置装配方法实现装配;在面向对象环境下编制了基本机构的快速三维造型与仿真模块.     

基于自顶向下的装配体参数化建模

产品的三维模型设计大多采用自底向上的建模方法,在设计意图的表达和传递、装配关系的确定以及产品设计的参数化等方面均存在着不足之处。为此提出了一种基于自顶向下的装配体参数化设计方法,利用布局草图捕捉设计意图并加以传递,利用骨架模型表达产品的装配关系,设定产品的主要参数以实现参数化设计。并在SolidWorks平台上以台虎钳为具体应用实例,实现了自顶向下的装配体参数化设计过程。     

MABS双吸泵叶轮反求工程设计

介绍了进口MABS双吸泵叶轮的反求工程设计过程。根据反求工程理论,进行了MABS双吸泵叶轮的结构反求设计、CAD辅助水力性能反求设计,以及工艺及材料的反求设计。反求设计得到的叶轮通过了现场运行验证,所采用的方法可为其它类似叶轮的测试和反求设计有一定参考应用价值。     

双流道叶轮水力模型无过载设计研究

分析了双流道叶轮具有平衡性好，运行平稳可靠的特点，结合工程上常用的WQ200－10－11型污水污物潜水电泵的设计，通过取较小的叶片出口角β，适当加大叶轮外径D2，取较大的流道包角φ等，提出了双流道叶轮水力模型无过载设计方法，试验结果表明该方法实用、可靠，具有广阔的推广应用前景。     

Multi-objective optimization for mixed-flow pump with blade angle of impeller exit and diffuser inlet

During design optimization, the impeller and diffuser of a mixed-flow pump are generally optimized separately. In such cases, the total head can be overdesigned. In this study, the designs of the impeller and diffuser were optimized simultaneously by using computational fluid dynamics and the Response surface method (RSM). Design variables were defined according to the vane plane development of the impeller and diffuser. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier–Stokes equations for the shear stress transport turbulence model were discretized by finite volume approximations and solved on hexahedral grids to analyze the flow in the pump. The total head and total efficiency were selected as objective functions, with four design variables related to the impeller outlet angles and diffuser inlet angles used for optimization. The RSM was constructed based on the objective functions with design points generated from the central composite method. The hydraulic performance of the optimum model was analyzed.     

基于响应曲面法的液力透平叶轮多目标优化设计

建立了基于试验设计理论和响应面近似的液力透平叶轮的优化设计方法。以最高效率、高效区范围及转轮所得扭矩-流量曲线在小流量区的稳定性为目标函数。在使用CFturbo软件建立液力透平叶轮的参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选结构参数,并根据结构参数对目标函数的影响将其划分为三个等级:显著因素、次显著因素和不显著因素;再用正交试验法确定次显著因素的设计中心点;最后由中心复合和Box-Behnken设计及响应面分析确定各级结构参数的最优设计点。该方法以计算流体力学(CFD)的计算结果为基础,共进行40次试验,构造了液力透平叶轮的结构参数与多目标函数的响应面近似模型,分析了结构参数间的交互效应。对最优设计点的液力透平进行了实验研究,试验结果及CFD计算值与响应面近似值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善,表明基于试验设计和响应面的优化设计方法可用于液力透平叶轮的优化设计。     

基于NSGA-Ⅲ算法的低比转速离心泵多目标优化设计

为提高IJ125-100-400-00型低比转速离心泵的水力性能,采用基于参考点的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）结合近似模型、数值模拟等方法对叶片进行了多目标优化。根据水力损失模型和灵敏度分析结果,选取叶轮出口宽度、叶轮出口直径以及叶轮出口角度3个参数作为设计变量; 使用拉丁超立方抽样随机生成了60组设计方案,针对非简化模型进行了数值模拟,得到了对应的外特性值,并建立了高效的BP神经网络近似模型;最终采用NSGA-Ⅲ算法对近似模型进行了多目标寻优,得到了最优设计变量组合。研究结果表明：初始模型的数值模拟结果与实验值具有很好的一致性,两者在额定工况下扬程的绝对误差小于2.14%,;BP神经网络拟合预测效果良好;优化后的离心泵水力效率提高了6.86%,扬程满足设计需求,泵内部流场明显改善。     

Cavitation optimization for a centrifugal pump impeller by using orthogonal design of experiment

Cavitation is one of the most important performance of centrifugal pumps. However, the current optimization works of centrifugal pump are mostly focusing on hydraulic efficiency only, which may result in poor cavitation performance. Therefore, it is necessary to find an appropriate solution to improve cavitation performance with acceptable efficiency. In this paper, to improve the cavitation performance of a centrifugal pump with a vaned diffuser, the influence of impeller geometric parameters on the cavitation of the pump is investigated using the orthogonal design of experiment(DOE) based on computational fluid dynamics. The impeller inlet diameter D_1, inlet incidence angle Δβ, and blade wrap angle φ are selected as the main impeller geometric parameters and the orthogonal experiment of L_9(3*3) is performed. Three-dimensional steady simulations for cavitation are conducted by using constant gas mass fraction model with second-order upwind, and the predicated cavitation performance is validated by laboratory experiment. The optimization results are obtained by the range analysis method to improve cavitation performance without obvious decreasing the efficiency of the centrifugal pump. The internal flow of the pump is analyzed in order to identify the flow behavior that can affect cavitation performance. The results show that D_1 has the greatest influence on the pump cavitation and the final optimized impeller provides better flow distribution at blade leading edge. The final optimized impeller accomplishes better cavitation and hydraulic performance and the NPSHR decreases by 0.63 m compared with the original one. The presented work supplies a feasible route in engineering practice to optimize a centrifugal pump impeller for better cavitation performance.     

小流量高扬程离心旋涡泵的设计与试验研究

采用加大流量法对小流量高扬程离心旋涡泵进行了水力设计,并对自行研制的HTB-5/60型离心旋涡泵进行了与开式旋涡叶轮、复合离心叶轮及诱导轮有关的性能试验及汽蚀试验.试验研究表明:设计的诱导轮大大提高了泵的汽蚀性能,样泵的各项性能均可达到设计要求,复合离心叶轮与开式旋涡叶轮串联离心旋涡泵的理论设计是可行的.     

轴流式管道发电机叶轮设计与优化

叶轮是流体机械中进行直接能量转换的核心部件,其结构参数会严重影响轴流式管道发电机能量转化效率及性能。为了使叶轮获得更好的水力性能、空蚀性能、工作稳定性能,采用Wilson法设计轴流式管道发电机叶轮的结构,优化叶轮的结构参数,获得性能优异的叶形结构。通过CFD仿真,结果表明:优化结构参数后的叶片能显著改善叶轮的水力性能、空蚀性能、工作稳定性能。通过实验对仿真进行验证,结果证明了本文设计方法的有效性以及改进后叶轮性能的优越性。对轴流式管道发电机的叶轮结构设计与优化有一定的指导意义。     

带分流叶片低比转速无过载离心泵优化设计

针对TS65-40-250离心泵易过载和出现驼峰等问题,采用无过载设计法并添置分流叶片,重新选取叶轮设计参数,设计3种优化方案。采用Pro/E和ICEM分别对3种方案进行三维造型和结构化网格划分,网格总数为150万。利用商业软件CFX12.1对优化方案进行数值模拟,边界条件设定为速度进口、压力出口和无滑移壁面。采用标准k-ε模型,预测了3种方案下的外特性,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、流线、湍动能、速度分布。通过数值模拟,得出叶轮1的水力性能和内部流动状态均较好。利用快速成型法加工叶轮1并进行试验。试验结果表明,叶轮1扬程最高高出设计参数的15%,试验效率高于国家标准2%～6%,而且有很好的无过载性能。模拟结果和实验结果表明,采用无过载设计并添置分流叶片优化方法是可行的,这种设计方法可以为低比转速无过载离心泵优化设计提供参考。     

基于MATLAB的弹簧优化设计

针对传统方法设计弹簧,时间长,工作量大,而且设计结果不一定是最优的的情况。建立圆柱螺旋弹簧优化设计的数学模型,将弹簧的基本结构参数作为设计变量,轻量化作为目标函数,强度、刚度、空间尺寸等要求作为设计约束条件,运用MATLAB编制弹簧优化设计程序,方便快速计算出了符合设计要求且重量最轻的弹簧。