● 摘要
复杂产品设计过程是不断迭代反复的过程。对于汽轮机叶片这类具有复杂曲面的零部件，需要在设计过程中反复进行分析评估和修改模型。通过集成各种商用CAX软件，同时有效集成企业已有的设计资源，建立快速设计系统，便能提高零件的设计效率和设计质量。本文重点研究了汽轮机叶片快速设计方法，包括叶片快速造型方法，强度计算方法，以及设计分析计算的集成方法，并阐述基于UG NX3开发汽轮机叶片快速设计系统的方法，实现从造型到分析、出图的叶片快速设计流程。论文主要研究内容包括：1） 详细分析了汽轮机叶片设计规则和习惯，采用快速设计思想，建立叶片结构设计、强度校核、气动与热力分析的设计流程。2） 在分析汽轮机叶片结构特点的基础上，针对叶片叶身、围带、拉筋、叶根等各部分的特点，采用特征建模方法，实现叶片的三维快速造型。在CAD系统中实现叶片设计的推理机制，根据公式或规则推理得到叶片设计的参数和约束来建立模型和装配仿真。3） 给出基于三维几何模型叶片各部分结构强度计算的方法，包括叶片各种受力计算及危险截面分析。4） 研究叶片设计系统与分析计算软件的集成方法。针对叶片各种分析计算程序，设计了接口数据模型，将这些系统有机地集成在一起。5） 建立了叶片设计数据库，对叶片型线、动静叶片、叶根尺寸文件和设计结果的管理，建立数据库管理平台，实现用户权限管理。6） 基于UG NX3软件，开发了叶片快速设计系统，主要功能包括造型、分析计算、装配检查及自动出图等，开发的系统在实际生产中得以验证。