[发明专利]一种螺旋桨叶面叶背精确建模方法

权利要求书

1.一种螺旋桨叶面叶背精确建模方法，其特征在于，包括叶面建模、计算切削余量与叶背建模，其中叶面建模包括如下步骤：

S1、以桨毂中心为定位基准；以螺旋桨桨毂上表面为测量基准；以桨毂基准中心为圆心；

S2、以5°及10°角度递增画测量线，分导边与随边两个方向分别设置测量线，所述测量线与0.3R、0.4R、0.5R、0.6R、0.7R、0.8R、0.9R、0.95R、0.975R、1.0R等R线的交点，每条等R线的半径用R_i表示，i＝0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,0.95,0.975,1.0；得到的交点则为螺旋桨桨叶的叶面关键点A_ij,其中每个关键点相对于0°测量线的角度为α_ij，i＝0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,0.95,0.975,1.0；j为每条等R线上关键点个数，为正整数，1≤j≤25；

S3、测得每个关键点A_ij与测量基准的相对高度h_ij，测量桨毂高度H；

S4、用桨毂下表面为基准平面，计算每个关键点在建模时的高度H_ij＝H-h_ij；

S5、将圆柱坐标系下的等R线R_i，α_ij、H_ij，转换为直角坐标系下的坐标，得到直角坐标系下的叶面关键点A_ij的坐标：

X_ij＝R_icosα_ij,Y_ij＝R_isinα_ij,Z_ij＝H_ij,0<H_ij<H,i＝0.3,0.4……0.9,0.975,1.0；1≤j≤25,j为正整数；

S6、根据直角坐标系下的桨叶叶面关键点坐标，以坐标系原点为基准，建立相应的基准点；依次连接每条R线上的基准点得到桨叶叶面的曲线结构图，通过拟合曲线结构图的方法得到毛坯浆叶叶面；

所述计算切削余量，步骤如下：

S7.1、采集每个叶面关键点A_ij对应的理论值D_ij，通过步骤S1至S5计算每个理论值的坐标K_ij；

S7.2、螺旋桨理论模型与毛坯模型的建模基准都为桨毂下表面，则桨叶叶面的加工余量ΔL_ij＝Z_ij-K_ij；

S7.3、测量去除加工余量后的螺旋桨叶面关键点三坐标数据，作为叶背建模的基准；

所述叶背建模，步骤如下：

S8.1、读取去除余量后的叶面关键点A_ij的直角坐标数据；

S8.2、将叶面关键点A_ij的直角坐标，代入下述公式，得到空间曲面的双参数u、v单位矢量；

[u，v]＝0；

0<H_ij<H,i＝0.3,0.4……0.9,0.975,1.0；1≤j≤25,j为正整数；

其中：a_ij为曲面各关键点的单位法向矢量；为曲面的u向矢量方程；ψ_j(v)为曲面的v向矢量方程；

S8.3、由于空间曲面的双参数u、v单位矢量相互垂直，且桨叶叶面上每个关键点的法向矢量σ_ij与双参数u、v单位矢量两两垂直，通过下式可求得曲面的单位法向向量σ_ij；

0<H_ij<H,i＝0.3,0.4……0.9,0.975,1.0；1≤j≤25,j为正整数；

S8.4、依次读取螺旋桨叶面上各个关键点对应的叶厚数据T_ij，根据每个特征点都有对应的叶厚值T_ij以及对应的曲面单位法向量σ_ij，将曲面单位法向量σ_ij延长至σ_ij的T_ij倍，获取对应法向线段σ_ij的终点坐标C_ij，接叶面关键点A_ij和终点坐标C_ij画出法向线段；

S8.5、依次建立上述法向线段的终点为基准点B_ij；

S8.6、基准点建立完毕后，删除法向线段，以免影响视觉效果；

S8.7、分别连接从0.3R到1.0R截面每个R线上的法向线段终点，得到叶背曲面的曲线框架；通过上述十条截面空间曲线构成曲线组拟合成浆叶叶背。

2.一种基于权利要求1所述的螺旋桨叶面叶背精确建模方法的船用螺旋桨精确建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)产品设计初始化；

2)读取浆叶叶面数据；

3)建立浆叶叶面点、线和面；

4)获取叶面上曲线的特征点；

5)对叶面上特征点进行误差分析；

6)如果不满足公差精度要求则转到步骤2)，进行页面点误差修正，重新读取修正后的浆叶叶面数据；

7)如果满足公差精度要求，则进行数学模型变换，计算浆叶叶面曲面参数u、v；

8)提取浆叶叶面的单位法向量σ_ij；

9)将叶面的单位法向量扩大至T_ij倍，T_ij为螺旋桨叶面上各个关键点对应的叶厚值；

10)建立叶背上点、线、面；

11)拟合出螺旋桨叶片实体。