【正文】 圖41 進(jìn)水段葉輪是傳遞能量的部件，它的流型決定著泵的性能，泵的葉輪，前、后底盤之間夾有7支葉片，葉片外緣處的葉型為圓弧形，向內(nèi)緣處逐漸過渡到扭曲狀。葉輪葉片出口邊緣處的安裝角，直徑等幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速，決定著泵的揚(yáng)程和流量，入口處的幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速，對(duì)泵的吸水性能有決定性的影響。在多級(jí)泵中，通常采用加大首級(jí)葉輪入口直徑和選擇適當(dāng)?shù)娜~片入口角等方法提高泵的允許吸上真空度，如下圖42。圖42 泵葉輪出水段的作用是以最小的損失將從葉輪中流出來的液體收集起來，并將液體的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后輸送打壓水管路。而且在能量轉(zhuǎn)換過程中不能破壞出水段的軸對(duì)稱流動(dòng)，如下圖43。 a側(cè)視圖 圖43 出水段在離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子上纏身一個(gè)很大的作用力，由于此作用力的方向于離心泵轉(zhuǎn)軸的軸心平衡，故稱為軸向力。產(chǎn)生軸向力的原因有很多，主要由于液流作用在葉輪上的力不平衡引起的。在實(shí)際中，為了研究方便，必須加平衡盤，以確保軸向力的平衡，如下圖44。圖44 平衡盤 在這里選取進(jìn)水段的建模打開UG后，點(diǎn)擊左上角的草繪圖標(biāo)，選擇xy面為草繪工作面，根據(jù)之前測繪數(shù)據(jù)創(chuàng)繪如圖45所示草繪曲線（由于創(chuàng)建的曲線尺寸比較多，且CAD圖中可以直接測到，這里所需尺寸不再贅述，下同）；圖45 草繪旋轉(zhuǎn)輪廓 點(diǎn)擊左上角的按鈕，完成草繪后點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕，彈出“回轉(zhuǎn)”對(duì)話框，拾取草繪曲線，選擇旋轉(zhuǎn)軸x軸，輸入旋轉(zhuǎn)角度180，確定后生成回轉(zhuǎn)體見圖46，這時(shí)進(jìn)水段的大體形狀已經(jīng)形成；圖46 旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建軸承支撐罩的螺栓孔沉臺(tái)，點(diǎn)擊草繪，選擇螺栓孔面為草會(huì)面，退出草繪后點(diǎn)取左上角的拉伸命令，結(jié)果如圖47所示；圖47 創(chuàng)建螺孔臺(tái)同樣方法創(chuàng)建泵殼體連接孔臺(tái)，并用求和命令求和，然后對(duì)兩次所創(chuàng)建的孔臺(tái)進(jìn)行拉伸打孔或者選擇打孔命令進(jìn)行打孔，結(jié)果見圖48；圖48 打孔 創(chuàng)建殼體螺栓孔的固定耳廓，取孔外表面為草繪平面進(jìn)行草繪，然后拉伸，拉伸距離同空座距離相同，然后點(diǎn)擊實(shí)例特征命令進(jìn)行特征陣列 ，結(jié)果如圖49所示；圖49 耳廓打孔 創(chuàng)建進(jìn)水口，選取xy面為草繪平面，草繪進(jìn)水口的曲線見圖410，退出草繪后，點(diǎn)擊創(chuàng)建平面的命令，選擇“自動(dòng)判斷”，距離以進(jìn)水口的中心到原點(diǎn)的水平距離為準(zhǔn)，新建基準(zhǔn)平面下拉菜單中選擇“基準(zhǔn)軸”，創(chuàng)建模式為“交點(diǎn)”，拾取xy平面和剛才新建基本平面的交線，確定后基準(zhǔn)軸創(chuàng)建成功，運(yùn)用回轉(zhuǎn)命令，回轉(zhuǎn)180176。后，結(jié)果如圖411； 圖410 草繪出水口 圖411 出水口對(duì)填料杯螺孔臺(tái)的創(chuàng)建，根據(jù)測量數(shù)據(jù)在填料杯孔的垂直外表面草繪曲線，然后拉伸，并打孔，如圖412； 圖412 創(chuàng)建填料杯泵體底座支撐腳的創(chuàng)建，具體創(chuàng)建步驟與之前建模類似，結(jié)果見圖413，然后點(diǎn)擊鏡像體命令，選取xz基準(zhǔn)平面對(duì)其進(jìn)行實(shí)體鏡像，結(jié)果如圖414。 圖413底座支腳 圖414 鏡像支腳到現(xiàn)在為止進(jìn)水段的建模已經(jīng)完成，還有一些小的細(xì)節(jié)特征需要去創(chuàng)建，比如地下的放水孔和需要倒圓角的地方，這里不再一一祥述。 部件裝配在虛擬仿真的過程中同樣不可避免地要進(jìn)行機(jī)械零件的組裝成型，但其與現(xiàn)實(shí)機(jī)械不一樣，可以實(shí)現(xiàn)完全精確，因?yàn)橛?jì)算機(jī)建模是可以精確繪制和精確定位的；也可以忽略某些問題，因?yàn)橛?jì)算機(jī)建模是虛擬的，可以不用考慮現(xiàn)實(shí)的重力、摩擦、干涉等因素，但這也要盡量符合現(xiàn)實(shí)，這樣才能使虛擬仿真變得有意義。 裝配約束詳情裝配主要在UG中進(jìn)行，要在“裝配”工作環(huán)境下進(jìn)行，然后逐個(gè)插入各零部件，并施以約束放置適當(dāng)位置，最后形成組裝或總裝效果。在此，放置約束是裝配時(shí)用到的主要功能，現(xiàn)作一介紹，列表中的放置約束有：絕對(duì)原點(diǎn)：按照絕對(duì)定位方式確定部件在裝配圖中的位置。選擇該選項(xiàng)，系統(tǒng)會(huì)彈出“點(diǎn)”對(duì)話框，在制定了確定的位置以后，單擊“確定”按鈕完成絕對(duì)定位操作。 選擇原點(diǎn)：此放置約束方式用于指定組件在裝配中的目標(biāo)位置，由用戶制定原定后放置裝配。通過約束：按照幾何對(duì)象之間的配對(duì)關(guān)系指定部件在裝配圖中的位置，主要約束方式有接觸、對(duì)齊、同心、距離、固定、平行、垂直、中心、膠合、角度等。在兩個(gè)或多個(gè)操作對(duì)象裝配約束時(shí)多采用這一約束。移動(dòng)：該放置約束用于在部件添加到裝配圖中以后，重新對(duì)其定位UG 裝配比較方便，建模時(shí)方向坐標(biāo)要選好，這樣建模方向坐標(biāo)和裝配方向坐標(biāo)一致，裝配起來不用旋轉(zhuǎn)，直接可以采用接觸對(duì)其的約束方式，可以節(jié)省很大工作量。在此前創(chuàng)建的模型精確的話，就可以實(shí)現(xiàn)精確定位，裝配好的組件或總裝也可以直接導(dǎo)出數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成VRML格式文件，進(jìn)而在Vrmlpad編輯器中進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)多級(jí)泵動(dòng)作和控制。 裝配主要步驟示例由于裝配零部件較多，現(xiàn)只對(duì)主要部件進(jìn)行裝配示例。 新建裝配圖，單擊命令，添加部件，如圖415所示，從文件夾里選擇軸，約束類型選擇“絕對(duì)坐標(biāo)”，因?yàn)榇蟛糠植考家暂S為裝配目標(biāo)，所以其他部件裝配的時(shí)候選擇約束類型為“約束裝配”，單擊確定結(jié)果如圖416所示；圖415 約束工具條 圖416 軸 從軸的右端即遠(yuǎn)離電機(jī)的一端開始裝配，點(diǎn)擊添加部件命令，選擇螺紋套，裝配約束截面如圖417所示，類型選擇“接觸對(duì)對(duì)齊”，方位選擇“對(duì)齊”，然后用鼠標(biāo)先拾取螺紋套的中心線，再拾取軸的中心線，此時(shí)兩中心線已經(jīng)“合二為一”，即實(shí)現(xiàn)了中心線對(duì)齊，點(diǎn)擊應(yīng)用；但是此時(shí)只是中心線對(duì)齊了，而在Y軸方向并沒有添加約束條件，也就是在Y軸方向可以隨意移動(dòng)并不固定，所以要施加約束：根據(jù)測繪知道，螺紋套距離軸段有一定距離，所以約束類型選擇“距離”，選擇軸端面和螺紋套端面，距離輸入框輸入“2”，如圖418，點(diǎn)擊確定，完成約束； 圖417 “對(duì)齊”約束 圖418 “距離”約束軸承的裝配，添加軸承部件，選擇接觸對(duì)齊方式約束，首先中心線對(duì)齊，然后選擇面接觸進(jìn)行約束，結(jié)果如圖419所示；圖420 軸承裝配同樣的約束方式，添加軸承端蓋的約束，對(duì)末端蓋對(duì)齊約束時(shí)出現(xiàn)這種情況，末端蓋把軸承罩住了，如圖421所示，如果再實(shí)施面接觸約束時(shí)不能拾取到軸承的端面，這時(shí)需要對(duì)末端蓋進(jìn)行水平方向移動(dòng)，使末端蓋遠(yuǎn)離軸承，具體操作是點(diǎn)擊確定退出約束，單擊移動(dòng)組件命令，按照?qǐng)D422的形式選擇末端蓋，運(yùn)動(dòng)選擇“動(dòng)態(tài)”，然后拖動(dòng)X軸進(jìn)行移動(dòng)，結(jié)果如圖423，然后點(diǎn)擊再進(jìn)行面接觸約束，最后結(jié)果如圖424所示；圖422 添加端蓋的約束圖423 對(duì)端蓋進(jìn)行移動(dòng)圖424 裝配端蓋添加軸承外罩，添加后會(huì)發(fā)現(xiàn)軸承外罩和端蓋重合在一起，如圖425這時(shí)首先對(duì)外罩進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，選轉(zhuǎn)同樣使用“移動(dòng)組件”命令，運(yùn)動(dòng)選擇“角度”，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，結(jié)果如圖426所示，最后按照接觸 的約束方式添加約束，結(jié)果如圖427所示；圖425 添加軸承外罩組件圖426 對(duì)軸承外罩進(jìn)行旋轉(zhuǎn)圖427 對(duì)外罩施加約束添加軸封填料段和出水段，同樣使用接觸和對(duì)齊約束以及旋轉(zhuǎn)命令結(jié)果如圖428；圖428 裝配出水段添加導(dǎo)水圈和葉輪，反水圈可用約束類型中的“同心”命令，然后選擇導(dǎo)水圈的邊緣圓和進(jìn)水段的邊緣圓，之后自然約束為同心，葉輪則要與軸心對(duì)齊，然后小軸轂與平衡盤軸轂端面接觸對(duì)齊，結(jié)果如圖429所示；圖429 裝配導(dǎo)水圈和葉輪依次添加葉輪殼、導(dǎo)水圈、葉輪和進(jìn)水段、軸承罩以及添加相對(duì)應(yīng)的約束條件后水泵的大致形狀已裝配完成，結(jié)果如圖430和圖431所示；圖430 裝配中間段圖431 裝配進(jìn)水段和左側(cè)外罩最后添加軸承端蓋、軸承，聯(lián)軸器以及各個(gè)部件的連接螺栓，示例中未添加裝配的有軸套、填料圈、水封環(huán)、填料壓蓋、平衡盤等部件，但是使用的約束類型與之前基本一致，最后完成總裝配圖，如圖432。圖432 泵的完整裝配圖 多級(jí)泵拆裝過程仿真多級(jí)泵的工作過程中的主要?jiǎng)幼魇橇慵鹧b，由于在VRML語言本身的特點(diǎn)決定它對(duì)動(dòng)作的仿真也是一種描述性的，只要取得了多級(jí)泵動(dòng)作過程中的關(guān)鍵位置的關(guān)鍵坐標(biāo)值，便可用位置插補(bǔ)器（positionInterpolator）和朝向插補(bǔ)器 (OrientationInterpolator)對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述，而在關(guān)鍵值之間的運(yùn)動(dòng)軌跡由瀏覽器自動(dòng)計(jì)算生成，從而形成連續(xù)的動(dòng)作。主要是模型反推法，即通過其它輔助軟件進(jìn)行建模并得出適當(dāng)?shù)慕M裝成型位置，導(dǎo)出其各位置關(guān)鍵坐標(biāo)值。 VRML仿真使用節(jié)點(diǎn)接觸傳感器接觸傳感器，當(dāng)我們把鼠標(biāo)指針放到方塊（這個(gè)幾何節(jié)點(diǎn)包含接觸傳感器）上面時(shí)，指針形狀發(fā)生變化，這意味著我們已經(jīng)進(jìn)入檢測區(qū)，如果按下鼠標(biāo)左鈕，則按照我們的定義，當(dāng)前視點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。作為開始的基本代碼是：VRML utf8DEF cube Transform {rotation 1 1 1 0 初始旋轉(zhuǎn)值children [Shape { 造型節(jié)點(diǎn)appearance Appearance {material Material { diffuseColor 1 0 0 } 漫反射RBG顏色}geometry Box {} }DEF TouchS TouchSensor {} 將方塊設(shè)置接觸節(jié)點(diǎn)]}DEF revolver Script { 腳本程序eventIn SFBool startRevolving 接收事件eventOut SFRotation revolve 輸出事件（放置值）field SFFloat angle 0url javascript :function startRevolving () {revolve[0]=1。revolve[1]=1。revolve[2]=1。 旋轉(zhuǎn)軸為（1，1，1）revolve[3]=angle。angle+=。 }}ROUTE TO 腳本輸入路由ROUTE TO 腳本輸出路由其中，方塊cube包含兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，前者定義了它的形態(tài)（紅色的單位立方體），后者把它定義成接觸傳感器。注意，cube的類型是Transform節(jié)點(diǎn)，它的rotation 域是外露域，指定本組相對(duì)于上層坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)值，這里指定的初始值是“1 1 1 0 ”，其中前三個(gè)數(shù)值定義旋轉(zhuǎn)軸，最后一個(gè)值定義旋轉(zhuǎn)角。由于它是外露域，因而可以通過入事件（名為set_rotation）進(jìn)行修改，下面定義的動(dòng)態(tài)行為就是這樣實(shí)現(xiàn)的。 Script節(jié)點(diǎn)revolver的核心是內(nèi)聯(lián)的ECMAScript腳本函數(shù)。它給定一個(gè)不斷變化的旋轉(zhuǎn)值。當(dāng)鼠標(biāo)指針移動(dòng)到方塊之上時(shí)，接觸傳感器發(fā)出isOver,和第一節(jié)中采用的isActive事件不同，isOver只有在鼠標(biāo)左鈕按下時(shí)才會(huì)發(fā)出。isOver事件通過路由傳遞給腳本節(jié)點(diǎn)的事件入口startRevolving,從而啟動(dòng)函數(shù)startRevolving,函數(shù)將一個(gè)新的旋轉(zhuǎn)值發(fā)往事件出口revolve,這個(gè)旋轉(zhuǎn)值通過路由進(jìn)入cube的外露域rotation,修改了方塊的旋轉(zhuǎn)角，引起它的朝向變化。鼠標(biāo)指針在cube上面的每次方位變化都引起isOver事件發(fā)送一次，從而導(dǎo)致方塊旋轉(zhuǎn)一次。時(shí)間傳感器 為了使方塊能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)，需要引進(jìn)等間隔連續(xù)發(fā)送的時(shí)間序列，這正是時(shí)間傳感器的用武之地。時(shí)間傳感器隨著時(shí)間推移不斷產(chǎn)生事件，可用于多種目的，包括：a. 驅(qū)動(dòng)連續(xù)性的仿真和動(dòng)畫b. 控制周期性的活動(dòng)（如每分鐘一次）c. 初始化單獨(dú)事件，如報(bào)警鐘下面是我們要用的時(shí)間傳感器和修改后的路由關(guān)系：DEF ticker TimeSensor {cleInterval loop TRUE 自動(dòng)循環(huán)為真enabled FALSE 開始為不啟動(dòng)}ROUTE TO 多個(gè)路徑傳遞事件ROUTE TO ROUTE TO enabled用于啟用和停用時(shí)間傳感器，開始時(shí)它處于停用狀態(tài)，以后由接觸傳感器的isOver事件修改這一狀態(tài)。，并用它來觸發(fā)revolver的startRevolving事件，注意，cycleTime事件的類型為SFTime,而路由兩端事件的類型必須匹配，所以盡管這里我們不關(guān)心這個(gè)事件表示的具體時(shí)刻，revolver的函數(shù)startRevolving()，從而驅(qū)動(dòng)方塊連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 插補(bǔ)器插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)可認(rèn)為是VRML內(nèi)置的腳本節(jié)點(diǎn)，它們執(zhí)行簡單的動(dòng)態(tài)計(jì)算，通常和時(shí)間傳感器或者能夠使對(duì)象產(chǎn)生動(dòng)作的節(jié)點(diǎn)結(jié)合在一起使用，生成線性關(guān)鍵幀動(dòng)畫。插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)由關(guān)鍵點(diǎn)和對(duì)應(yīng)關(guān)鍵值定義的分段線形函數(shù)。根據(jù)插值類型的不同，VRML共定義六個(gè)插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)：ColorInterpolator(顏色插補(bǔ)器)、CoordinateInterpolator(坐標(biāo)插補(bǔ)器)、NormalInterpolator(法線插補(bǔ)器)、OrientationInterpolator(朝向插補(bǔ)器)、positionInterpolator(位置插補(bǔ)器)、ScalarInterpolator(標(biāo)量插補(bǔ)器)。所有插補(bǔ)器的域和事件都是類似的：eventIn SFFloat set_fruction exposedField MFFloat key [...]exposedField MFtype ke