小型軸流風扇風葉的快速建模方法

張華

摘 要：針對小型軸流風機葉片的機翼形造型設計方法，以及機翼形葉片的雙圓弧采集的重點和難點。利用先進的機翼形葉片截面坐標的采集軟件和曲面造型功能強大的3D機械設計軟件Solidworks2016. 將采集到的葉片截面坐標值通過Excel2010辦公軟件轉化成S0lidworks2016識別的“.txt”文件.即可快速的進行軸流風扇風葉的造型設計.

關鍵詞：機翼形葉片;坐標采集;葉輪;安裝角;軸流式吹風機;造型設計

前言

目前鋰電式園林工具中的軸流吹風機，在市場經濟條件下的激烈競爭下，需要在最短的時間內最快的速度設計出軸流吹風機的風扇。而風葉是風扇設計的重點和難點，也是重要把電機提供的動能轉化成風能的元件部分。在能量的轉化的過程當中，其內部的變化是極其發雜的，如果采用傳統的設計理念，則設計計算的過程非常繁瑣，而且工作量特別大。

軸流吹風機的風扇葉片是關鍵的部分，葉片截面設計的質量的優劣直接決定了軸流吹風機的效能。葉片的形狀主要有直線型、單圓弧型、雙圓弧型和機翼型。其中機翼型葉片的設計，應用領域廣，能量的轉化效率高，噪音低。因為機翼型葉片，更加符合空氣動力學特性。根據機翼型的特征和空氣動力學特性，在設計軸流吹風機的風扇葉片時應選擇高升力式機翼型。這種翼型的氣動特性是升力較高，即在最短的時間內，提高葉片表面的靜壓力，從而最大限度的把風扇的動能轉化成風能.在軸流吹風機出口直徑和出風管一定的情況下，相當于提高了風速。

同時，高升力的翼型具有大的上表面前緣，以減小大迎角下的負壓力峰值，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Profili2.0翼型生成軟件，選擇高升力機翼型，輸出文件。輸出文件時，選擇文件的格式為“.txt”，設輸出的文件名為：翼型坐標.txt

1.2.把二維的“翼型坐標.txt”文件，分別復制到Excel表格內，在Excel表格內，Z軸方向的坐標全部為“0”。然后再分別把Z軸坐標設計好的表格坐標點的數值，圓弧的上坐標點數值復制到文件名為：“上.txt”的文件內;圓弧的下坐標點數值復制到文件名為：“下.txt”文件內。

1.3.打開Solidworks2016三維機械設計軟件：新建文件，選擇“前視基準面”，選擇曲面，選擇通過XYZ的曲線，在彈出的對話框內，選擇瀏覽，找到前面保存的“上.txt”和“下.txt”文件，點擊確定即可把高升力機翼型的坐標點全部采集到了.

1.4.以前視基準面為基準，選擇草圖繪制，分別選擇前面導入的XYZ的機翼型曲線，選擇轉換實體引用.

1.5.利用Solidworks2016三維設計軟件的縮放功能，設計選擇合適的葉片長度（19mm），選擇合適的葉弦長度（22mm），選擇合適的安裝角（36°），選擇合適的輪轂的外徑（φ56），進行風葉設計的第一個葉片。

1.6.然后，選擇圓周陣列，選擇輪轂的外徑為陣列的中心軸，選擇合適的葉片數量，進行圓周陣列即可。

2.總結

本文介紹了一種小型軸流吹風機風扇的快速造型方法，借用功能強大的Solidworks2016機型設計軟件中的轉換實體引用、通過XYZ點的曲線、縮放比例等功能和Excel軟件對采集到的坐標進行轉換，即可在最短的時間內設計完成軸流風扇的葉片的三維建模。本文通過一個實例，相信說明了小型軸流風扇的三維幾何模型的建模過程。通過本文的具體實例可以看出，大大提高了軸流風扇的設計效率并為設計人員節省了寶貴的繪圖時間。具有很強的實際應用價值。