汽轮机设计系统

汽轮机设计系统是利用Pro/E二次开发工具Pro/Toolkit，在VC++.net2003开发平台上开发的。

该系统实现了与Pro/E软件的无缝集成，用户可以利用该系统完成汽轮机产品的结构设计、通流设计、参数化变型设计、装配公差分析等工作。

汽轮机设计系统菜单如图1所示。

图1 汽轮机设计菜单
参数化设计子菜单模块包括“结构参数化设计”、“尺寸参数化设计”、“组件参数化设计”、“关系式操作”和“属性操作”。

“结构参数化设计”可以实现气封、转子等零部件的结构变型设计。

“气封结构设计”人机交互界面如图2所示。

“气封结构设计”可以实现气封齿形结构参数化和关键尺寸的参数化设计。

图2 气封结构设计对话框
“气封结构设计”实现气封结构变型设计的步骤如下：
1)调入气封源模型。

源模型中定义了气封变型特征的拓扑结构和驱动参数，系统根
据这些特征和参数才能找到用户输入信息在模型中的对应信息。

2)选择齿形。

在“选择齿形”和“选择末端齿形”组合框内点击相应单项按钮，定
制气封齿形。

3)选择备选特征。

在“选择特征”组合框内，根据变型需求，点击复选按钮，选择
相应特征。

4)输入齿形基本参数。

齿形结构确定之后，在“齿形基本参数”组合框内输入齿形
的驱动参数。

值得注意的是，当在步骤2）中选择“一长一短分布”的齿形时，“齿
距W1”输入组合框为灰色不可用状态。

5)输入外形基本参数。

在“外形基本参数”组合框内输入定义气封外形的参数，这
些参数驱动外围直径的大小。

6)生成模型。

单击“生成模型”命令按钮，系统根据输入信息，重生源模型，从而
生成符合用户要求的新模型。

“转子结构设计”人机交互界面如图3所示。

“转子结构设计”可以实现转子结构参数化和关键尺寸的参数化设计。

图3 转子结构参数化设计对话框
“转子结构设计”实现转子结构变型设计的步骤如下：
1)调入转子源模型。

源模型中定义了转子变型特征的拓扑结构和驱动参数，系统根
据用户输入信息，在源模型的基础上重新生成新模型。

2)输入第一部分基本参数。

在“第一部分”组合框内输入各参数值。

第一部分包括
包括转子调节级和转子前端部分。

3)输入第二部分基本参数。

在“第二部分”组合框内输入各参数值。

第二部分为转
子低速级组，其中参数J1为低速级的级数。

4)输入第三部分基本参数。

在“第三部分”组合框内输入各参数值。

第三部分为转
子全航速级组，其中参数J2为全航速级的级数。

5)输入第四部分基本参数。

在“第四部分”组合框内输入各参数值。

第四部分为转
子后端部分。

6)输入放大部分基本参数。

在“放大部分”组合框内输入各参数值。

放大部分为转
子与气封的配合部分，其中参数J3与配合气封的齿组数相等。

7)生成模型。

单击“生成模型”命令按钮，系统根据输入信息，重生源模型，从而
生成符合用户要求的新模型。

“尺寸参数化设计”模块采用基于特征的方法，通过定义零件各特征内的驱动尺寸的值来实现对零件的参数化设计。

同时，该模块也可以实现对驱动尺寸公差值的定义。

“尺寸参数化设计”人机交互界面如图4所示。

图4 尺寸参数化设计对话框
“尺寸参数化设计”提供了两种参数化设计方法，即基于同一特征内的尺寸参数化和跨特征的尺寸参数化。

具体操作步骤如下：
1)调入源模型，单击“尺寸参数化设计”，弹出尺寸参数化设计对话框。

系统会在对话
框初始化过程中提取当前零件特征结构树，并显示在对话框左侧的树控件内。

2)单击“查找/更新驱动参数”按钮，系统会将源模型中的非驱动尺寸的信息显示在列
表控件内，这种方式获得的尺寸为跨特征的驱动尺寸。

同样，单击树控件上的特征项，在列表控件内将显示特征内的驱动参数，这种方式获得的尺寸为同一特征内的驱动尺寸。

3)单击列表控件内的某一条尺寸记录，该尺寸的信息会在下面的“尺寸操作”组合框
的对应编辑框内显示，同时，该尺寸也会在模型中高亮显示。

4)在“尺寸操作”组合框内输入新的尺寸信息，单击“修改尺寸”命令按钮，完成对
驱动尺寸的修改。

5)重生模型。

当完成对所有驱动尺寸的修改后，单击“再说模型”命令按钮，重新生
成符合用户要求的新模型。

“组件参数化设计”和“尺寸参数化设计”类似，也是采用基于特征的参数化设计。

不同的是，“组件参数化设计”可以在装配体模型中完成对零部件的参数化设计。

在完成产品装配后，如果发现某个零部件设计尺寸不符合要求，可以使用该模块直接完成模型的修改，而无需回到零部件中重新修改模型。

“组件参数化设计”的人机交互界面如图5所示。

图5 组件参数化设计对话框
“组件参数化设计”的操作步骤如下所示：
1)调入源模型，单击“组件参数化设计”，弹出组件参数化设计对话框。

系统会在对话
框初始化过程中提取当前装配体特征结构树，并显示在对话框左侧的树控件内。

2)单击树控件上的特征项，会在列表控件内将显示特征内的驱动参数。

在装配体中，
组件也会被看作是特征，单击组件，会显示该模型内的驱动尺寸，单击组件下的特征，会显示特征内的驱动尺寸。

3)单击列表控件内的某一条尺寸记录，该尺寸会在模型中高亮显示；双击某一条尺寸
记录，调用尺寸编辑对话框，如图6所示。

在该对话框内输入尺寸信息，单击“确定”命令按钮，完成尺寸信息的修改，同时系统会重新生成新的模型。

图6 尺寸编辑对话框
“关系式操作”作为参数化设计辅助模块，用于定义、修改和删除模型中驱动参数之间的关系，其人机交互界面如图7所示。

图7 关系式操作对话框
利用“关系式操作”进行尺寸关系编辑的过程如下：
1)调入模型，从菜单调用“关系式操作”对话框。

在对话框初始化过程中，系统将
模型中已有关系式显示在列表框中。

2)添加关系式。

单击“选择尺寸”按钮，模型中所有驱动尺寸将高亮显示；通过人
机交互的方式，在模型中选择要添加关系式的尺寸，被选中尺寸的符号会显示在
编辑框中；关系式编辑好之后，单击“添加”按钮，则新的关系式创建成功，同
时会刷新列表框。

3)修改关系式。

双击列表框中的某一项关系式记录，该关系式会显示在下面的编辑
框中。

完成关系式编辑后，单击“修改”按钮，完成关系式的修改，同时会刷新
列表框。

4)删除关系式。

单击列表框中的某一项关系式记录，然后单击“删除”按钮，完成
对关系式的删除，同时会刷新列表框。

“属性操作”模块可以完成对模型属性信息，如材料、密度等，以及参数的添加和删除。

“属性操作”人机交互界面如图8所示。

图8 属性操作对话框
利用“属性操作”进行属性信息操作的过程如下：
1)调入模型，从菜单调用“属性操作”对话框。

在对话框初始化过程中，系统将模
型中已有属性显示在列表框中。

2)添加属性。

在“属性设置”组合框内完成属性名称、数值、类型的设置，单击“添
加”按钮，完成属性的添加，同时刷新列表框。

3)修改属性。

单击列表框中的某一项属性记录，该属性信息会显示在下面的编辑框
中。

完成对属性的编辑后，单击“再生”按钮，完成属性的修改，同时会刷新列
表框。

4)删除属性。

单击列表框中的某一项属性记录，然后单击“删除”按钮，完成对属
性的删除，同时会刷新列表框。

“装配公差分析”模块主要功能是计算转子系统各级动静叶片间的间距尺寸和公差，并通过与数据库中的通流设计尺寸进行比较，验证设计尺寸和公差是否满足装配技术要求。

“装配公差分析”人机交互界面如图9所示。

图9 装配公差分析对话框
利用“装配公差分析”模块进行转子装配尺寸链分析的过程如下：
1)调入汽轮机装配体模型，从菜单调用“装配公差分析”对话框。

对话框初始化过程
中会提取装配体树结构并显示在左侧的树控件中。

2)查找组成环。

单击“查找组成环”按钮，系统会根据尺寸标识找到各级组成环，并
将组成环信息显示在上面的组成环列表框中。

3)计算尺寸链。

首先在“选择计算方法”组合框内，单击单选按钮，选择相应的计算
方法，然后单击“公差计算”按钮。

系统会计算出转子各级动静叶片间距尺寸和公
差，并将计算结果显示在下面的封闭环列表框中。

4)公差分析检验。

首先在版本号组合框内选择与当前产品相匹配的版本号，然后单击
“公差检验”按钮。

系统会将计算出的各级封闭环尺寸和公差与存储在数据库中的
设计尺寸和公差进行比较，并将比较结果以消息框的形式提供给用户。

5)用户根据公差分析结果，修改组成环尺寸和公差。

双击组成环列表框中的某一项记
录，弹出“尺寸编辑”对话框，如图6所示。

在尺寸编辑组合框内输入尺寸信息，单击“确定”按钮，完成对组成环的修改。