小型轴流风扇风叶的快速建模方法

张华

摘 要：针对小型轴流风机叶片的机翼形造型设计方法，以及机翼形叶片的双圆弧采集的重点和难点。利用先进的机翼形叶片截面坐标的采集软件和曲面造型功能强大的3D机械设计软件Solidworks2016. 将采集到的叶片截面坐标值通过Excel2010办公软件转化成S0lidworks2016识别的“.txt”文件.即可快速的进行轴流风扇风叶的造型设计.

关键词：机翼形叶片;坐标采集;叶轮;安装角;轴流式吹风机;造型设计

前言

目前锂电式园林工具中的轴流吹风机，在市场经济条件下的激烈竞争下，需要在最短的时间内最快的速度设计出轴流吹风机的风扇。而风叶是风扇设计的重点和难点，也是重要把电机提供的动能转化成风能的元件部分。在能量的转化的过程当中，其内部的变化是极其发杂的，如果采用传统的设计理念，则设计计算的过程非常繁琐，而且工作量特别大。

轴流吹风机的风扇叶片是关键的部分，叶片截面设计的质量的优劣直接决定了轴流吹风机的效能。叶片的形状主要有直线型、单圆弧型、双圆弧型和机翼型。其中机翼型叶片的设计，应用领域广，能量的转化效率高，噪音低。因为机翼型叶片，更加符合空气动力学特性。根据机翼型的特征和空气动力学特性，在设计轴流吹风机的风扇叶片时应选择高升力式机翼型。这种翼型的气动特性是升力较高，即在最短的时间内，提高叶片表面的静压力，从而最大限度的把风扇的动能转化成风能.在轴流吹风机出口直径和出风管一定的情况下，相当于提高了风速。

同时，高升力的翼型具有大的上表面前缘，以减小大迎角下的负压力峰值，从而推迟翼型的失速。而且上表面比较平坦，下表面的后缘有比较大的弯度。使风叶叶片的静压力在前缘的分布比较均匀。

1.建模步骤：

1.1.打开Profili2.0翼型生成软件，选择高升力机翼型，输出文件。输出文件時，选择文件的格式为“.txt”，设输出的文件名为：翼型坐标.txt

1.2.把二维的“翼型坐标.txt”文件，分别复制到Excel表格内，在Excel表格内，Z轴方向的坐标全部为“0”。然后再分别把Z轴坐标设计好的表格坐标点的数值，圆弧的上坐标点数值复制到文件名为：“上.txt”的文件内;圆弧的下坐标点数值复制到文件名为：“下.txt”文件内。

1.3.打开Solidworks2016三维机械设计软件：新建文件，选择“前视基准面”，选择曲面，选择通过XYZ的曲线，在弹出的对话框内，选择浏览，找到前面保存的“上.txt”和“下.txt”文件，点击确定即可把高升力机翼型的坐标点全部采集到了.

1.4.以前视基准面为基准，选择草图绘制，分别选择前面导入的XYZ的机翼型曲线，选择转换实体引用.

1.5.利用Solidworks2016三维设计软件的缩放功能，设计选择合适的叶片长度（19mm），选择合适的叶弦长度（22mm），选择合适的安装角（36°），选择合适的轮毂的外径（φ56），进行风叶设计的第一个叶片。

1.6.然后，选择圆周阵列，选择轮毂的外径为阵列的中心轴，选择合适的叶片数量，进行圆周阵列即可。

2.总结

本文介绍了一种小型轴流吹风机风扇的快速造型方法，借用功能强大的Solidworks2016机型设计软件中的转换实体引用、通过XYZ点的曲线、缩放比例等功能和Excel软件对采集到的坐标进行转换，即可在最短的时间内设计完成轴流风扇的叶片的三维建模。本文通过一个实例，相信说明了小型轴流风扇的三维几何模型的建模过程。通过本文的具体实例可以看出，大大提高了轴流风扇的设计效率并为设计人员节省了宝贵的绘图时间。具有很强的实际应用价值。