第37卷�第2期大连海事大学学报Vol.37�No.22011年5月JournalofDalianMaritimeUniversityMay,�2011文章编号:1006-7736(2011)02-0017-04基于MATLAB和ProE的螺旋桨三维建模�吴利红,董连斌,许文海(大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连�116026)摘要:为满足螺旋桨设计效率和现代制造的精度要求,提出一种快速生成螺旋桨三维模型的方法.采用MATLAB语言编程,依据螺旋桨二维制图的投影关系和螺旋桨设计参数,在MATLAB中计算出螺旋桨桨叶叶面特征点的空间笛卡尔坐标,利用MATLAB绘制螺旋桨桨叶的三维曲线.最后,将三维螺旋桨叶面特征点的空间坐标导入ProE,生成三维实体螺旋桨.该方法可使繁琐、复杂、重复和容易出错的螺旋桨三维建模过程变得准确易行.关键词:螺旋桨;三维建模;MATLAB;ProE中图分类号:U664.31�����文献标志码:A3DmodelingofshippropellerbasedonMATLABandProEWULihong,DONGLianbin,XUWenhai(MarineEngineeringCollege,DalianMaritimeUniversity,Dalian116026,China)Abstract:Tosatisfythedemandsofdesignefficiencyandmanu-facturedecision,afastandsimplewaywaspresentedtomodel3Dpropeller.3Dspacecartesiancoordinatesofeveryvanepro-filewithMATLABprogrammingwereobtainedaccordingtotheprojectionof2Ddrawingandthedesignparametersofpropeller,and3DcurvesofpropellerbladewithMATLABwererendered.Finally,3DfeaturepointspacecoordinateswereimportedtoProEsoastobuilda3Dsolidpropeller.Theproposedmethodcanmake3Dpropellermodelingwhichistrival,complex,re-petitiveanderror-prone,moreaccurateandfeasible.Keywords:Propeller;3Dmodeling;MATLAB;ProE0�引�言螺旋桨是船舶的主要推进器,其设计性能和制造精度直接决定船舶的快速性、机动性、噪声等性能.为满足设计中不断改进、制造中节约成本、一次成型的需求,三维螺旋桨建模技术得到了广泛应用,已采用Pro�Engineer[1-2]、Solidworks、UG-GRIP[3]、MDT[4]、AutoCAD等软件实现螺旋桨三维建模.三维螺旋桨建模的关键问题是较难准确、快速得到螺旋桨叶切面的空间笛卡尔坐标.螺旋桨桨叶是自由曲面���螺旋面的一部分,无法用函数形式表示该类曲面,而只能通过螺旋桨的叶切面型值,采用曲线拟合法,并经过复杂的投影换算关系才能获得螺旋桨叶面的拟合曲面.编制程序是满足设计要求,实现繁琐、重复、容易出错工作的较好选择.当前常用的螺旋桨三维空间点生成方法有Excel表格法、VC++[2]和VB[4]可视化编程法及三维建模软件的二次开发[2].为使程序通用化强,容易实现,本文基于MAT-LAB强大通俗的编程语言[5],实现从输入螺旋桨参数、匹配螺旋桨叶切面轮廓、型值数据库到螺旋桨切面二维坐标值和螺旋桨切面三维空间笛卡尔坐标值一次性生成的数值计算程序,并利用MATLAB的三维图形功能,绘制螺旋桨的三维空间曲线.最后,将三维空间点导入ProE,快速生成螺旋桨三维实体模型.该方法使得复杂的螺旋桨制图变得准确易行.1�螺旋桨曲面型值的计算螺旋桨叶切面的二维坐标值是通过螺旋桨桨叶与同轴圆柱面相交的螺旋面经过复杂投影得到的近似值,其投影关系如图1所示.相交得到指定半径处有厚度的三维螺旋面.将其沿着最大厚度伸展开即得到各个切面构成的螺旋桨伸张轮廓图,将此切面沿着-Z轴投影,得到螺旋桨的正投影图;沿着右侧投影得到其侧投影图.反之,根据螺旋桨的二维切面�收稿日期:2010-11-23.基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(2009QN022);国家自然科学基金资助项目(51009016).作者简介:吴利红(1978-),女,江西上饶人,博士,讲师,E-mail:wlh@dlmu.edu.cn.值,可以反投影得到螺旋桨三维空间叶切面坐标.图1�桨叶局部坐标转换成空间坐标图以AU型螺旋桨为例,已知其切面的型值表、叶轮廓参数和设计参数,可以获得叶切面展开关系,如图2所示,Y1=W-Y2,Z1=Z2(Y2、Z2分别为以基线和弦线的交点为坐标原点的切面二维坐标系中各个点的坐标,W为叶切面最大厚度处到基线的距离),P为螺距值,�为螺距角,�=arctan(P�2�Ri).图2�螺旋桨伸张轮廓切面参数关系将图2叶切面倾斜放置,如图1(b)所示.按照图1(b)反投影到三维空间,可得螺旋桨叶切面的三维空间坐...
