[发明专利]一种螺旋桨叶面叶背精确建模方法

摘要

本发明为一种螺旋桨叶面叶背精确建模方法，公开了一种定距桨叶面叶背精确建模的新方法，包含定距桨叶面数据测量，叶厚测量尺寸T，以及相对于叶面零线的偏转角度α，然后计算出叶面点的空间左边X、Y、Z：X＝R cosα,Y＝R sinα,Z＝H。运用空间几何学以及曲面解析数学表达式，曲面可表示为双参数u和v的失函数P＝P(u，v)，用于工业产品形状数学描述的标准形式，曲线曲面的形状控制，曲线曲面的光滑链接与统一表示。该方法易于实现对螺旋桨叶片形状的控制，不仅具有控制整体的能力，也具有局部控制能力，与当前的设计方法相比更加准确，设计效率大大提高，缩短整个螺旋桨建造周期。此建模方法具有占用数据资源少，数据处理速度快，准确率高。

主权项

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。