沿螺旋槳槳葉流體運動方向切削加工的刀具路徑規(guī)劃.pdf

1、螺旋槳是大型輪船、潛艇等重型動力機械的核心部件，其性能的好壞直接影響甚至是決定著整機的性能。螺旋槳的噪聲和振動影響著船舶的行船安全、影響乘客的環(huán)境舒適度，嚴(yán)重影響潛艇的隱蔽性。螺旋槳在數(shù)控加工后會留下刀痕等表面缺陷。表面缺陷會影響螺旋槳表面的局部流體流動，在近槳葉表面容易產(chǎn)生不穩(wěn)定流動，較容易引發(fā)葉片的振動和噪聲。依據(jù)流體機械表面缺陷的方向與流體流線方向垂直時這種影響最大，平行時影響最小。通過螺旋槳加工的刀具路徑規(guī)劃結(jié)合工作情況下的流場

2、分析，規(guī)劃出與螺旋槳槳葉表面流線吻合的加工刀具路徑，使加工后的槳葉具有更高的工作適應(yīng)性，達(dá)到減震降噪的目的。
　　本文所述的基于流場分析的螺旋槳加工刀具路徑規(guī)劃，首先從螺旋槳的三維建模相關(guān)技術(shù)入手，分析螺旋槳的設(shè)計、圖紙、建模前期準(zhǔn)備工作，計算得出建模可用的型值點三維坐標(biāo)點，通過分析三維建模原理結(jié)合螺旋槳結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)行三維建模，主要步驟包括：型值點的導(dǎo)入、槳葉曲面的生成、槳轂的創(chuàng)建和實體化，提出了螺旋槳三維建模的一些改進(jìn)。螺旋槳的

3、CFD流體分析先要進(jìn)行流場計算域的建立和網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格離散類型為結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，本文中將計算域劃分為非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，設(shè)置邊界條件、求解器和計算參數(shù)后完成流場分析，并得出槳葉表面的三維流場圖。
　　刀具路徑規(guī)劃先要進(jìn)行加工區(qū)域的劃分，將槳葉表面劃分為隨邊和葉背、導(dǎo)邊和葉面兩個區(qū)域，另外還有槳轂和葉根部分。隨邊和葉背工作時并沒有收到高壓，其加工刀具路徑采用參數(shù)線法以獲得較高的計算速度，槳轂部分采用螺旋線方向的走刀方式。導(dǎo)邊和葉

4、面區(qū)域因為受到高壓的作用，加工后表面的不平滑性對工作性能的影響嚴(yán)重，使加工刀具路徑方向與槳葉表面流線方向一致，從而減小加工表面不平滑性對工作性能的影響，從而達(dá)到減振降噪的目的。
　　螺旋槳與流體的相對運動是螺旋槳的旋轉(zhuǎn)運動與艦船的行駛運動的疊加，螺旋槳工作時在槳葉表面會形成了壓力梯度，槳葉表面不同方向會有不同的壓力梯度，壓力梯度的存在導(dǎo)致了二次流、間隙流、漩渦的產(chǎn)生，造成了螺旋槳工作的不平穩(wěn)和噪聲，對船舶乘客的乘坐舒適度和艦艇的隱